In che modo gli scienziati imparano cose nuove sul mondo?
Riassunto:
- Gli scienziati usano un formalismo chiamato Metodo Scientifico per acquisire nuove conoscenze su come funziona il mondo.
- Il Metodo Scientifico consiste nel porre una domanda, formulare un’ipotesi, verificarla e rivalutarla in base all’esito del test.
- Le ipotesi scientifiche non possono mai essere provate, ma possono sempre essere smentite.
- Se un’ipotesi è stata ampiamente verificata, diventa una teoria scientifica che può essere potenzialmente applicata a problemi pratici.
Viviamo in un’epoca in cui le informazioni sono abbondanti come mai prima nella storia dell’umanità. Con una rapida ricerca online, possiamo trovare risposte a quasi tutte le domande; che vanno da “Che tempo farà domani?” a “Quanti anni ha il nostro pianeta?”. Tuttavia, se ci avviciniamo all’avanguardia della nostra conoscenza collettiva, le risposte sono sempre più difficili da trovare e spesso richiedono uno sforzo notevolmente maggiore rispetto alla consultazione dei nostri telefoni.
In questo articolo, esploreremo come gli scienziati procedono per acquisire nuove intuizioni su come funziona il mondo circostante e perché tali intuizioni possono essere potenti.
Nella maggior parte delle discipline scientifiche, le nuove conoscenze vengono acquisite seguendo un formalismo noto come Metodo Scientifico. Esiste in una varietà di forme diverse ma può essere distillata in quattro parti principali: (1) caratterizzazione di un problema e formulazione di una domanda di ricerca, (2) costruzione di un’ipotesi e derivazione di previsioni, (3) verifica sperimentale di queste previsioni e (4) rivalutazione dell’ipotesi alla luce dei risultati sperimentali [1].
Per illustrare questo formalismo piuttosto astratto, possiamo immaginare il seguente scenario: vorremmo preparare un toast per colazione. Tuttavia, notiamo che il nostro tostapane non funziona e desideriamo indagarne il motivo. Pertanto, formuliamo la nostra domanda di ricerca: “Perché il tostapane non funziona?” e costruiamo l’ipotesi “Il tostapane è rotto.”. Da ciò possiamo ricavare la previsione che il tostapane dovrebbe continuare a non funzionare collegandolo ad un’altra presa, il che può essere facilmente testato sperimentalmente. Azionare il tostapane da una presa diversa può avere uno di due risultati, che determineranno come rivalutare la nostra ipotesi. Se il tostapane ora funziona, dovremo cambiare la nostra ipotesi in “La prima presa era rotta”, mentre se il tostapane continua a non funzionare, possiamo contare questo come prova che la nostra ipotesi è corretta [2]. Per agire veramente scientificamente, cercheremmo quindi di replicare le nostre scoperte, continuando a testare il tostapane su una serie di altre prese, chiedere ad altri scienziati di riprodurre i nostri risultati e chiedere a esperti di valutare ogni aspetto del nostro ragionamento in un processo chiamato peer-review (revisione tra pari).
È importante notare che anche nel momento in cui tutti i passaggi precedenti siano superati, non è possibile dimostrare che il tostapane sia effettivamente rotto; possiamo facilmente immaginare scenari in cui il tostapane non funzioni su prese diverse, ma non è nemmeno rotto, ad esempio un’interruzione di corrente. In effetti, il metodo scientifico non fornisce mai la prova di un’ipotesi, ma offre invece un modo per verificarla e potenzialmente smentirla [1].
Nel momento in cui una particolare ipotesi supera test approfonditi da parte della comunità scientifica, può diventare una teoria accettata. Ciò significa che, sebbene possa ancora essere smentita in qualsiasi momento da nuove prove, è considerato “vero” in senso pratico e su di esso si basa una nuova scoperta. Tali teorie sono ciò che gli scienziati cercano poiché sono i mattoni della nostra comprensione del mondo. Molti di essi possono anche essere usati per prevedere eventi reali o ipotetici, ad esempio cosa accadrà se diamo un determinato farmaco a un paziente o stampiamo un determinato circuito su un chip di silicio. Tali previsioni possono essere formalizzate come: (a) conosciamo o possiamo immaginare un insieme di osservazioni e (b) conosciamo una teoria che si applica a quelle circostanze. Da queste due componenti, possiamo prevedere che (c) segue. Un esempio famoso per questo sarebbe (a) Socrate è umano, (b) tutti gli esseri umani muoiono, e quindi (c) Socrate morirà. Tuttavia, in realtà spesso tali previsioni non sono deterministiche ma probabilistiche, come ad esempio: (a) il paziente ha la tosse, (b) un farmaco specifico cura la tosse nel 70% dei casi, e quindi (c) il paziente sarà curato con una probabilità del 70%. Questo formalismo, anche se in forme più complesse, è abitualmente utilizzato in discipline come l’ingegneria o la medicina e ha contribuito in modo significativo al loro successo [1, 3].
Imparare qualcosa di veramente nuovo sul mondo è difficile. Per evitare teorie sbagliate o insufficienti, gli scienziati osservano, ipotizzano, testano e rivalutano continuamente. In questo modo espandiamo gli orizzonti della nostra conoscenza come umanità, il che alla fine significa che possiamo trovare risposte migliori a più domande oggi rispetto a ieri quando ci affidiamo ai nostri telefoni.
Referenze:
- Poser H. Wissenschaftstheorie. 2nd ed. Stuttgart: Phillip Reclam jun. GmbH&Co. KG; 2012. https://www.reclam.de/detail/978-3-15-018995-5/Poser__Hans/Wissenschaftstheorie. Accessed January 24, 2022.
- OpenStaxCNX. Biology.; 2020. http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@14.1.
- Hempel CG, Oppenheim P. Studies in the Logic of Explanation. https://doi.org/101086/286983. 2015;15(2):135-175. doi:10.1086/286983