Metoda științifică se referă la modalitățile de investigare a fenomenelor, de obținere de noi cunoștințe, de corectare a erorilor și greșelilor și de testare a teoriilor.
Dicționarul Oxford English Dictionary spune că metoda științifică este: „o metodă sau o procedură care a caracterizat științele naturale începând cu secolul al XVII-lea, constând în observarea sistematică, măsurarea și experimentarea, precum și în formularea, testarea și modificarea ipotezelor”.
Un om de știință adună dovezi empirice și măsurabile și folosește un raționament solid. Cunoștințele noi trebuie deseori ajustate sau încadrate în cunoștințele anterioare.
Criteriu
Ceea ce distinge o metodă științifică de investigare este o întrebare cunoscută sub numele de „criteriu”. Acesta este un răspuns la întrebarea: există o modalitate de a spune dacă un concept sau o teorie este știință, spre deosebire de un alt tip de cunoaștere sau credință? Au existat multe idei cu privire la modul în care ar trebui să fie exprimat acest criteriu. Pozitiviștii logici au considerat că o teorie este științifică dacă poate fi verificată, dar Karl Popper a considerat că aceasta este o greșeală. El a considerat că o teorie nu este științifică decât dacă există o modalitate prin care poate fi infirmată. Pe de altă parte, Paul Feyerabend a considerat că nu există niciun criteriu. Pentru el, „totul este permis”, sau orice funcționează, funcționează.
Știintificii încearcă să lase realitatea să vorbească de la sine. Ei susțin o teorie atunci când predicțiile sale sunt confirmate și o contestă atunci când predicțiile sale se dovedesc false. Cercetătorii științifici oferă ipoteze ca explicații ale fenomenelor și proiectează experimente pentru a testa aceste ipoteze. Deoarece marile teorii nu pot fi testate direct, acest lucru se face prin testarea predicțiilor derivate din teorie. Acești pași trebuie să poată fi repetați, pentru a se feri de greșeli sau confuzii din partea unui anumit experimentator.
Investigația științifică este, în general, menită să fie cât mai obiectivă posibil. Pentru a reduce interpretările tendențioase ale rezultatelor, oamenii de știință își publică lucrările și astfel împărtășesc datele și metodele cu alți oameni de știință.
Etapele
Știința și lucrurile care nu sunt știință (cum ar fi pseudoștiința) sunt adesea distinse prin faptul că folosesc sau nu metoda științifică. Una dintre primele persoane care a creat o schiță a etapelor metodei științifice a fost John Stuart Mill.
Nu există o singură metodă științifică, dar în general este de obicei scrisă ca un număr de etape:
- Propuneți o întrebare despre lume. Toată activitatea științifică începe prin a avea o întrebare de pus sau o problemă de rezolvat. I, p9 Uneori, simpla formulare a întrebării corecte este cea mai grea parte pentru un om de știință. Întrebarea ar trebui să poată primi un răspuns prin intermediul unui experiment.
- Creați o ipoteză – un posibil răspuns la întrebare. O ipoteză în știință este un cuvânt care înseamnă „O presupunere educată despre cum funcționează ceva”. Ar trebui să fie posibil să se poată dovedi că este corectă sau greșită. De exemplu, o afirmație precum „Albastrul este o culoare mai bună decât verdele” nu este o ipoteză științifică. Nu se poate dovedi că este corectă sau greșită. „Mai multor oameni le place culoarea albastră decât cea verde” ar putea fi o ipoteză științifică, totuși, deoarece s-ar putea întreba mulți oameni dacă le place mai mult albastrul decât verdele și să se obțină un răspuns într-un fel sau altul.
- Proiectați un experiment. Dacă ipoteza este cu adevărat științifică, ar trebui să fie posibil să se proiecteze un experiment pentru a o testa. Un experiment ar trebui să fie capabil să-i spună omului de știință dacă ipoteza este greșită; este posibil să nu-i spună dacă ipoteza este corectă. În exemplul de mai sus, un experiment ar putea consta în a întreba mai multe persoane care sunt culorile lor preferate. Realizarea unui experiment poate fi însă foarte dificilă. Ce se întâmplă dacă întrebarea cheie care trebuie pusă oamenilor nu este ce culori le plac, ci ce culori urăsc? Câte persoane trebuie să fie întrebate? Există modalități de a pune întrebarea care ar putea schimba rezultatul în moduri neașteptate? Acestea sunt toate tipurile de întrebări pe care oamenii de știință trebuie să și le pună înainte de a face un experiment și de a-l realiza. De obicei, oamenii de știință doresc să testeze un singur lucru la un moment dat. Pentru a face acest lucru, ei încearcă să facă ca fiecare parte a unui experiment să fie aceeași pentru toți, cu excepția lucrului pe care vor să îl testeze.
- Experimentați și colectați datele. Aici omul de știință încearcă să execute experimentul pe care l-a conceput înainte. Uneori, omul de știință are idei noi pe măsură ce experimentul se desfășoară. Uneori este dificil de știut când un experiment se termină definitiv. Uneori, experimentarea va fi foarte dificilă. Unii oameni de știință își petrec cea mai mare parte a vieții învățând cum să facă experimente bune.
- Întrebări de ce. Explicațiile sunt răspunsuri la întrebările de ce.II, p3
- Trageți concluzii din experiment. Uneori rezultatele nu sunt ușor de înțeles. Uneori experimentele în sine deschid noi întrebări. Uneori, rezultatele unui experiment pot însemna multe lucruri diferite. La toate acestea trebuie să vă gândiți cu atenție.
- Comunicați-le celorlalți. Un element cheie al științei este împărtășirea rezultatelor experimentelor, astfel încât alți oameni de știință să poată folosi ei înșiși cunoștințele și toată știința să beneficieze de ele. De obicei, oamenii de știință nu au încredere într-o nouă afirmație decât dacă alți oameni de știință au analizat-o mai întâi pentru a se asigura că sună ca o știință adevărată. Acest lucru se numește evaluare inter pares („peer” înseamnă aici „alți oameni de știință”). Lucrările care trec de peer review sunt publicate într-o revistă științifică.
Deși este scrisă ca o listă, aceasta este de fapt un ciclu: un om de știință o poate parcurge de mai multe ori înainte de a fi mulțumit de răspuns.
Nu toți oamenii de știință folosesc „metoda științifică” de mai sus în activitatea lor de zi cu zi. Uneori, munca efectivă a științei nu seamănă deloc cu cea de mai sus. Dar, în general, se consideră că este o metodă bună pentru a afla lucruri despre lume care sunt de încredere și este modelul de gândire despre cunoașterea științifică cel mai utilizat de oamenii de știință.
Exemplu: dizolvarea zahărului în apă
Să spunem că vrem să aflăm efectul temperaturii asupra modului în care se dizolvă zahărul într-un pahar cu apă. Iată mai jos un mod de a face acest lucru, urmând pas cu pas metoda științifică.
Aim
Se dizolvă zahărul mai repede în apă caldă sau în apă rece? Afectează temperatura cât de repede se dizolvă zahărul? Aceasta este o întrebare pe care am putea dori să ne-o punem.
Planificarea experimentului
Un experiment simplu ar fi să dizolvăm zahărul în apă la diferite temperaturi și să ținem evidența timpului necesar pentru ca zahărul să se dizolve. Acesta ar fi un test al ideii că viteza de dizolvare variază în funcție de energia cinetică a solventului.
Vrem să ne asigurăm că folosim exact aceeași cantitate de apă în fiecare încercare și exact aceeași cantitate de zahăr. Facem acest lucru pentru a ne asigura că doar temperatura provoacă efectul. S-ar putea, de exemplu, ca raportul dintre zahăr și apă să fie, de asemenea, un factor care să influențeze viteza de dizolvare. Pentru a fi foarte atenți, am putea, de asemenea, să efectuăm experimentul astfel încât temperatura apei să nu se schimbe în timpul experimentului.
Acest lucru se numește „izolarea unei variabile”. Aceasta înseamnă că, dintre factorii care ar putea avea un efect, doar unul singur este modificat în cadrul experimentului.
Realizarea experimentului
Vom face experimentul în trei încercări, care sunt exact la fel, cu excepția temperaturii apei.
- Punem exact 25 de grame de zahăr în exact 1 litru de apă aproape rece ca gheața. Nu amestecăm. Observăm că durează 30 de minute înainte ca tot zahărul să fie dizolvat.
- Punem exact 25 de grame de zahăr în exact 1 litru de apă la temperatura camerei (20 °C). Nu amestecăm. Observăm că durează 15 minute înainte ca tot zahărul să se dizolve.
- Punem exact 25 de grame de zahăr în exact 1 litru de apă caldă (50 °C). Nu amestecăm. Observăm că durează 4 minute înainte ca tot zahărul să se dizolve.
Tragerea de concluzii
Un mod care ușurează vizualizarea rezultatelor este de a face un tabel al acestora, enumerând toate lucrurile care s-au schimbat de fiecare dată când am efectuat experimentul. Al nostru ar putea arăta astfel:
| Temperatură | Timp de dizolvare |
|---|---|
| 1 °C | 30 min |
| 20 °C | 15 min |
| 50 °C | 4 min |
Dacă toate celelalte părți ale experimentului au fost la fel (nu am folosit mai mult zahăr o dată decât alta, nu am amestecat de o dată sau de alta, etc.), atunci aceasta ar fi o dovadă foarte bună că căldura afectează rapiditatea cu care se dizolvă zahărul.
Nu putem ști cu siguranță, totuși, că nu mai există și altceva care să o afecteze. Un exemplu de cauză ascunsă ar putea fi faptul că zahărul se dizolvă mai repede de fiecare dată când se dizolvă mai mult zahăr în același vas. Probabil că acest lucru nu este adevărat, dar dacă ar fi așa, ar putea face ca rezultatele să fie exact aceleași: trei încercări, iar ultima ar fi cea mai rapidă. Nu avem nici un motiv să credem că acest lucru este adevărat în acest moment, dar am putea dori să-l notăm ca pe un alt răspuns posibil.
Aspecte istorice
Elemente de metodă științifică au fost elaborate de unii dintre primii studenți ai naturii.
- „Considerăm că este un bun principiu să explicăm fenomenele prin cea mai simplă ipoteză posibilă”. Ptolemeu (85-165 d.Hr.). Acesta este un exemplu timpuriu a ceea ce numim briciul lui Occam.
- Ibn al-Haytham (Alhazen) (965-1039), Robert Grosseteste (1175-1253) și Roger Bacon (1214-1294), cu toții au făcut unele progrese în dezvoltarea metodei științifice.
- Cu toate acestea, abia în secolul al XVII-lea s-a convenit ca metoda experimentală să fie principala cale de a afla adevărul. Acest lucru a fost realizat în Europa occidentală de oameni precum Galileo, Kepler, Hooke, Boyle, Halley și Newton. În același timp, au fost inventate microscopul și telescopul (ambele în Olanda), iar Societatea Regală a fost înființată. Atât instrumentele, cât și societățile au ajutat foarte mult știința.
Pagini conexe
- Falsificabilitatea
- Filosofia științei
- Experiment orb
Imagini pentru copii
-
Ibn al-Haytham (Alhazen), 965-1039 Irak. Un polimat, considerat de unii drept părintele metodologiei științifice moderne, datorită accentului pus pe datele experimentale și pe reproductibilitatea rezultatelor sale.
-
Johannes Kepler (1571-1630). „Kepler își arată simțul logic ascuțit în detalierea întregului proces prin care a ajuns în cele din urmă la adevărata orbită. Aceasta este cea mai mare piesă de raționament retroductiv realizată vreodată.” – C. S. Peirce, c. 1896, despre raționamentul lui Kepler prin ipoteze explicative
-
Aristotel, 384 î.Hr. – 322 î.Hr. „În ceea ce privește metoda sa, Aristotel este recunoscut ca fiind inventatorul metodei științifice datorită analizei sale rafinate a implicațiilor logice conținute în discursul demonstrativ, care depășește cu mult logica naturală și nu datorează nimic celor care au filosofat înaintea lui.” – Riccardo Pozzo
-
Potrivit lui Morris Kline, „știința modernă își datorează starea de înflorire actuală unei noi metode științifice care a fost modelată aproape în întregime de Galileo Galilei” (1564-1642). Dudley Shapere are o viziune mai cumpătată asupra contribuției lui Galileo.
-
Falsificarea galopului zburător; a se vedea imaginea de mai jos
-
Fotografiile lui Muybridge din The Horse in Motion, 1878, au fost folosite pentru a răspunde la întrebarea dacă toate cele patru picioare ale unui cal care galopează sunt vreodată ridicate de la sol în același timp. Acest lucru demonstrează o utilizare a fotografiei în știință.
-
. 2.. Ipoteze ADN
-
Precesiunea periheliului (exagerată)
-
..1. Caracterizări ADN
-
..ADN Exemplu
.