Teoria científica - Scientific theory

Uma teoria científica é uma explicação de um aspecto do mundo natural e do universo que foi repetidamente testado e verificado de acordo com o método científico , usando protocolos aceitos de observação , medição e avaliação de resultados. Sempre que possível, as teorias são testadas sob condições controladas em um experimento . Em circunstâncias não passíveis de teste experimental, as teorias são avaliadas por meio de princípios de raciocínio abdutivo . Teorias científicas estabelecidas têm resistido a um escrutínio rigoroso e incorporam o conhecimento científico .

Uma teoria científica difere de um fato científico ou lei científica no sentido de que uma teoria explica "por que" ou "como": um fato é uma observação simples e básica, enquanto uma lei é uma afirmação (frequentemente uma equação matemática) sobre uma relação entre fatos . Por exemplo, a Lei da Gravidade de Newton é uma equação matemática que pode ser usada para prever a atração entre corpos, mas não é uma teoria para explicar como a gravidade funciona. Stephen Jay Gould escreveu que "... fatos e teorias são coisas diferentes, não degraus em uma hierarquia de certeza crescente. Fatos são os dados do mundo. Teorias são estruturas de idéias que explicam e interpretam fatos."

O significado do termo teoria científica (muitas vezes contratado para a teoria por brevidade), conforme usado nas disciplinas da ciência, é significativamente diferente do uso vernáculo comum da teoria . No discurso do dia-a-dia, a teoria pode implicar uma explicação que representa uma suposição não fundamentada e especulativa , enquanto na ciência ela descreve uma explicação que foi testada e é amplamente aceita como válida.

A força de uma teoria científica está relacionada à diversidade de fenômenos que ela pode explicar e à sua simplicidade. À medida que evidências científicas adicionais são reunidas, uma teoria científica pode ser modificada e, em última análise, rejeitada se não puder ser adaptada às novas descobertas; em tais circunstâncias, uma teoria mais precisa é então necessária. Algumas teorias estão tão bem estabelecidas que é improvável que alguma vez sejam fundamentalmente alteradas (por exemplo, teorias científicas como evolução , teoria heliocêntrica , teoria celular , teoria das placas tectônicas , teoria dos germes das doenças , etc.). Em certos casos, uma teoria científica ou lei científica que falha em ajustar todos os dados ainda pode ser útil (devido à sua simplicidade) como uma aproximação em condições específicas. Um exemplo são as leis do movimento de Newton , que são uma aproximação altamente precisa da relatividade especial em velocidades que são pequenas em relação à velocidade da luz .

As teorias científicas são testáveis e fazem previsões falsificáveis . Eles descrevem as causas de um determinado fenômeno natural e são usados ​​para explicar e prever aspectos do universo físico ou áreas específicas de investigação (por exemplo, eletricidade, química e astronomia). Como acontece com outras formas de conhecimento científico, as teorias científicas são dedutivas e indutivas , visando poder preditivo e explicativo . Os cientistas usam as teorias para promover o conhecimento científico, bem como para facilitar os avanços na tecnologia ou na medicina .

Tipos

Albert Einstein descreveu dois tipos de teorias científicas: "Teorias construtivas" e "teorias principais". Teorias construtivas são modelos construtivos para fenômenos: por exemplo, teoria cinética . Teorias de princípio são generalizações empíricas como as leis do movimento de Newton.

Características

Critérios essenciais

Normalmente, para que qualquer teoria seja aceita na maioria dos meios acadêmicos, existe um critério simples. O critério essencial é que a teoria deve ser observável e repetível. O referido critério é essencial para prevenir fraudes e perpetuar a própria ciência.

As placas tectônicas do mundo foram mapeadas na segunda metade do século XX. A teoria das placas tectônicas explica com sucesso inúmeras observações sobre a Terra, incluindo a distribuição de terremotos, montanhas, continentes e oceanos.

A característica definidora de todo o conhecimento científico, incluindo teorias, é a capacidade de fazer falsificáveis ou testáveis previsões . A relevância e a especificidade dessas previsões determinam o quão potencialmente útil é a teoria. Uma suposta teoria que não faz previsões observáveis ​​não é uma teoria científica. As previsões não suficientemente específicas para serem testadas também não são úteis. Em ambos os casos, o termo "teoria" não é aplicável.

Um corpo de descrições de conhecimento pode ser chamado de teoria se atender aos seguintes critérios:

  • Ele faz previsões falsificáveis com precisão consistente em uma ampla área de investigação científica (como a mecânica ).
  • É bem apoiado por muitas evidências independentes, ao invés de uma única base.
  • É consistente com resultados experimentais preexistentes e pelo menos tão preciso em suas previsões quanto qualquer teoria preexistente.

Essas qualidades são certamente verdadeiras em teorias estabelecidas como relatividade geral e especial , mecânica quântica , placas tectônicas , a síntese evolutiva moderna , etc.

Outros critérios

Além disso, os cientistas preferem trabalhar com uma teoria que atenda às seguintes qualidades:

  • Ele pode ser submetido a pequenas adaptações para dar conta de novos dados que não se encaixam perfeitamente, à medida que são descobertos, aumentando assim sua capacidade preditiva ao longo do tempo.
  • Está entre as explicações mais parcimoniosas, econômicas no uso das entidades propostas ou etapas explicativas conforme a navalha de Occam . Isso porque, para cada explicação aceita de um fenômeno, pode haver um número extremamente grande, talvez até incompreensível, de alternativas possíveis e mais complexas, porque sempre se pode sobrecarregar as explicações que falham com hipóteses ad hoc para evitar que sejam falsificadas; portanto, teorias mais simples são preferíveis a outras mais complexas porque são mais testáveis .

Definições de organizações científicas

A Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos define as teorias científicas da seguinte forma:

A definição científica formal de teoria é bastante diferente do significado cotidiano da palavra. Refere-se a uma explicação abrangente de algum aspecto da natureza que é apoiada por um vasto corpo de evidências. Muitas teorias científicas estão tão bem estabelecidas que nenhuma nova evidência provavelmente as alterará substancialmente. Por exemplo, nenhuma nova evidência irá demonstrar que a Terra não orbita ao redor do Sol (teoria heliocêntrica), ou que os seres vivos não são feitos de células (teoria celular), que a matéria não é composta de átomos, ou que a superfície do A Terra não está dividida em placas sólidas que se moveram em escalas de tempo geológicas (a teoria das placas tectônicas) ... Uma das propriedades mais úteis das teorias científicas é que elas podem ser usadas para fazer previsões sobre eventos naturais ou fenômenos que ainda não foram foram observados.

Da Associação Americana para o Avanço da Ciência :

Uma teoria científica é uma explicação bem fundamentada de algum aspecto do mundo natural, com base em um conjunto de fatos que foram repetidamente confirmados por meio de observação e experimento. Essas teorias baseadas em fatos não são "suposições", mas relatos confiáveis ​​do mundo real. A teoria da evolução biológica é mais do que "apenas uma teoria". É uma explicação do universo tão factual quanto a teoria atômica da matéria ou a teoria dos germes das doenças. Nossa compreensão da gravidade ainda é um trabalho em andamento. Mas o fenômeno da gravidade, como a evolução, é um fato aceito.

Observe que o termo teoria não seria apropriado para descrever hipóteses não testadas, mas intrincadas, ou mesmo modelos científicos.

Formação

A primeira observação de células , por Robert Hooke , usando um microscópio antigo . Isso levou ao desenvolvimento da teoria celular .

O método científico envolve a proposição e teste de hipóteses , derivando previsões das hipóteses sobre os resultados de experimentos futuros e, em seguida, realizando esses experimentos para ver se as previsões são válidas. Isso fornece evidências a favor ou contra a hipótese. Quando resultados experimentais suficientes tiverem sido reunidos em uma área particular de investigação, os cientistas podem propor uma estrutura explicativa que explique o maior número possível delas. Essa explicação também é testada e, se atender aos critérios necessários (veja acima), a explicação torna-se uma teoria. Isso pode levar muitos anos, pois pode ser difícil ou complicado reunir evidências suficientes.

Uma vez que todos os critérios tenham sido atendidos, ele será amplamente aceito pelos cientistas (ver consenso científico ) como a melhor explicação disponível para pelo menos alguns fenômenos. Ele terá feito previsões de fenômenos que as teorias anteriores não poderiam explicar ou não poderiam prever com precisão, e terá resistido a tentativas de falsificação. A força das evidências é avaliada pela comunidade científica, e os experimentos mais importantes terão sido replicados por vários grupos independentes.

As teorias não precisam ser perfeitamente precisas para serem cientificamente úteis. Por exemplo, as previsões feitas pela mecânica clássica são conhecidas por serem imprecisas no domínio relatistívico, mas são quase exatamente corretas nas velocidades comparativamente baixas da experiência humana comum. Na química , existem muitas teorias ácido-base que fornecem explicações altamente divergentes da natureza subjacente dos compostos ácidos e básicos, mas são muito úteis para prever seu comportamento químico. Como todo conhecimento em ciência, nenhuma teoria pode ser completamente certa , uma vez que é possível que experimentos futuros entrem em conflito com as previsões da teoria. No entanto, as teorias apoiadas pelo consenso científico têm o mais alto nível de certeza de qualquer conhecimento científico; por exemplo, que todos os objetos estão sujeitos à gravidade ou que a vida na Terra evoluiu de um ancestral comum .

A aceitação de uma teoria não requer que todas as suas principais previsões sejam testadas, se já for apoiada por evidências suficientemente fortes. Por exemplo, certos testes podem ser inviáveis ​​ou tecnicamente difíceis. Como resultado, as teorias podem fazer previsões que ainda não foram confirmadas ou provadas incorretas; neste caso, os resultados previstos podem ser descritos informalmente com o termo "teórico". Essas previsões podem ser testadas posteriormente e, se estiverem incorretas, podem levar à revisão ou rejeição da teoria.

Modificação e melhoria

Se forem observados resultados experimentais contrários às previsões de uma teoria, os cientistas primeiro avaliam se o projeto experimental era correto e, se for, eles confirmam os resultados por replicação independente . Uma busca por melhorias potenciais para a teoria então começa. As soluções podem exigir mudanças menores ou maiores na teoria, ou mesmo nenhuma, se uma explicação satisfatória for encontrada dentro da estrutura existente da teoria. Com o tempo, conforme as modificações sucessivas se acumulam, as teorias melhoram de forma consistente e uma maior precisão preditiva é alcançada. Uma vez que cada nova versão de uma teoria (ou uma teoria completamente nova) deve ter mais poder preditivo e explicativo do que a última, o conhecimento científico se torna consistentemente mais preciso com o tempo.

Se modificações na teoria ou outras explicações parecem ser insuficientes para dar conta dos novos resultados, então uma nova teoria pode ser necessária. Como o conhecimento científico geralmente é durável, isso ocorre com muito menos frequência do que a modificação. Além disso, até que tal teoria seja proposta e aceita, a teoria anterior será mantida. Isso porque ainda é a melhor explicação disponível para muitos outros fenômenos, conforme verificado por seu poder preditivo em outros contextos. Por exemplo, sabe-se desde 1859 que a precessão do periélio de Mercúrio observada viola a mecânica newtoniana, mas a teoria permaneceu como a melhor explicação disponível até que a relatividade fosse apoiada por evidências suficientes. Além disso, embora novas teorias possam ser propostas por uma única pessoa ou por muitas, o ciclo de modificações eventualmente incorpora contribuições de muitos cientistas diferentes.

Após as mudanças, a teoria aceita explicará mais fenômenos e terá maior poder preditivo (se não o fizesse, as mudanças não seriam adotadas); esta nova explicação estará então aberta a novas substituições ou modificações. Se uma teoria não requer modificação apesar de testes repetidos, isso implica que a teoria é muito precisa. Isso também significa que as teorias aceitas continuam a acumular evidências ao longo do tempo, e o período de tempo que uma teoria (ou qualquer um de seus princípios) permanece aceita geralmente indica a força de suas evidências de apoio.

Unificação

Na mecânica quântica , os elétrons de um átomo ocupam orbitais ao redor do núcleo . Esta imagem mostra os orbitais de um átomo de hidrogênio ( s , p , d ) em três níveis de energia diferentes (1, 2, 3). As áreas mais claras correspondem a uma densidade de probabilidade mais alta.

Em alguns casos, duas ou mais teorias podem ser substituídas por uma única teoria que explica as teorias anteriores como aproximações ou casos especiais, análogo ao modo como uma teoria é uma explicação unificadora para muitas hipóteses confirmadas; isso é conhecido como unificação de teorias. Por exemplo, eletricidade e magnetismo são agora conhecidos como dois aspectos do mesmo fenômeno, conhecido como eletromagnetismo .

Quando as previsões de diferentes teorias parecem se contradizer, isso também é resolvido por novas evidências ou unificação. Por exemplo, as teorias físicas do século 19 implicavam que o Sol não poderia estar queimando por tempo suficiente para permitir certas mudanças geológicas, bem como a evolução da vida. Isso foi resolvido com a descoberta da fusão nuclear , a principal fonte de energia do sol. As contradições também podem ser explicadas como o resultado de teorias que se aproximam de fenômenos mais fundamentais (não contraditórios). Por exemplo, a teoria atômica é uma aproximação da mecânica quântica . As teorias atuais descrevem três fenômenos fundamentais separados dos quais todas as outras teorias são aproximações; a unificação potencial desses às vezes é chamada de Teoria de Tudo .

Exemplo: Relatividade

Em 1905, Albert Einstein publicou o princípio da relatividade especial , que logo se tornou uma teoria. A relatividade especial predisse o alinhamento do princípio newtoniano da invariância galileana , também chamada de relatividade galileana , com o campo eletromagnético. Ao omitir da relatividade especial o éter luminífero , Einstein afirmou que a dilatação do tempo e a contração do comprimento medidas em um objeto em movimento relativo são inerciais - ou seja, o objeto exibe velocidade constante , que é velocidade com direção , quando medida por seu observador. Com isso, ele duplicou a transformação de Lorentz e a contração de Lorentz que haviam sido hipotetizadas para resolver enigmas experimentais e inseridas na teoria eletrodinâmica como consequências dinâmicas das propriedades do éter. Uma teoria elegante, a relatividade especial produziu suas próprias consequências, como a equivalência de massa e energia se transformando uma na outra e a resolução do paradoxo de que uma excitação do campo eletromagnético poderia ser vista em um referencial como eletricidade, mas em outro como magnetismo.

Einstein procurou generalizar o princípio da invariância para todos os referenciais, sejam inerciais ou acelerados. Rejeitando a gravitação newtoniana - uma força central agindo instantaneamente à distância -, Einstein presumiu um campo gravitacional. Em 1907, o princípio de equivalência de Einstein implicava que uma queda livre dentro de um campo gravitacional uniforme é equivalente ao movimento inercial . Ao estender os efeitos da relatividade especial em três dimensões, a relatividade geral estendeu a contração do comprimento para a contração do espaço , concebendo o espaço-tempo 4D como o campo gravitacional que se altera geometricamente e define os caminhos de todos os objetos locais. Mesmo a energia sem massa exerce movimento gravitacional sobre objetos locais, "curvando" a "superfície" geométrica do espaço-tempo 4D. No entanto, a menos que a energia seja vasta, seus efeitos relativísticos de contração do espaço e desaceleração do tempo são insignificantes quando meramente predizem o movimento. Embora a relatividade geral seja adotada como a teoria mais explicativa por meio do realismo científico , a teoria de Newton permanece bem-sucedida como meramente uma teoria preditiva por meio do instrumentalismo . Para calcular trajetórias, os engenheiros e a NASA ainda usam as equações de Newton, que são mais simples de operar.

Teorias e leis

Tanto as leis quanto as teorias científicas são produzidas a partir do método científico por meio da formação e teste de hipóteses e podem prever o comportamento do mundo natural. Ambos são normalmente bem apoiados por observações e / ou evidências experimentais. No entanto, as leis científicas são relatos descritivos de como a natureza se comportará sob certas condições. As teorias científicas são mais amplas em escopo e fornecem explicações abrangentes de como a natureza funciona e por que exibe certas características. As teorias são apoiadas por evidências de muitas fontes diferentes e podem conter uma ou várias leis.

Um equívoco comum é que as teorias científicas são ideias rudimentares que acabarão por se transformar em leis científicas quando dados e evidências suficientes forem acumulados. Uma teoria não se transforma em lei científica com o acúmulo de novas ou melhores evidências. Uma teoria sempre permanecerá uma teoria; uma lei sempre permanecerá uma lei. Tanto as teorias quanto as leis podem ser falsificadas por evidências compensatórias.

Teorias e leis também são distintas de hipóteses . Ao contrário das hipóteses, teorias e leis podem ser simplesmente chamadas de fatos científicos . No entanto, na ciência, as teorias são diferentes dos fatos, mesmo quando estão bem fundamentadas. Por exemplo, a evolução é uma teoria e um fato .

Sobre teorias

Teorias como axiomas

Os positivistas lógicos pensavam nas teorias científicas como afirmações em uma linguagem formal . A lógica de primeira ordem é um exemplo de linguagem formal. Os positivistas lógicos imaginaram uma linguagem científica semelhante. Além de teorias científicas, a linguagem também incluía frases de observação ("o sol nasce no leste"), definições e afirmações matemáticas. Os fenômenos explicados pelas teorias, se não pudessem ser observados diretamente pelos sentidos (por exemplo, átomos e ondas de rádio ), eram tratados como conceitos teóricos. Nesta visão, as teorias funcionam como axiomas : as observações previstas são derivadas das teorias de maneira muito semelhante à que os teoremas são derivados na geometria euclidiana . No entanto, as previsões são então testadas contra a realidade para verificar as teorias, e os "axiomas" podem ser revisados ​​como um resultado direto.

A frase " a visão aceita das teorias " é usada para descrever essa abordagem. Os termos comumente associados a ele são " linguísticos " (porque as teorias são componentes de uma linguagem) e " sintático " (porque uma linguagem tem regras sobre como os símbolos podem ser agrupados). Problemas na definição precisa desse tipo de linguagem, por exemplo, são objetos vistos em microscópios observados ou são objetos teóricos, levaram ao desaparecimento efetivo do positivismo lógico na década de 1970.

Teorias como modelos

A visão semântica das teorias , que identifica as teorias científicas com modelos em vez de proposições , substituiu a visão aceita como a posição dominante na formulação de teorias na filosofia da ciência. Um modelo é um quadro lógico que pretende representar a realidade (um "modelo de realidade"), semelhante à forma como um mapa é um modelo gráfico que representa o território de uma cidade ou país.

Precessão do periélio de Mercúrio (exagerada). O desvio na posição de Mercúrio da previsão newtoniana é de cerca de 43 segundos de arco (cerca de dois terços de 1/60 de um grau ) por século.

Nesta abordagem, as teorias são uma categoria específica de modelos que atendem aos critérios necessários (veja acima ). Pode-se usar a linguagem para descrever um modelo; no entanto, a teoria é o modelo (ou uma coleção de modelos semelhantes), e não a descrição do modelo. Um modelo do sistema solar, por exemplo, pode consistir em objetos abstratos que representam o sol e os planetas. Esses objetos têm propriedades associadas, por exemplo, posições, velocidades e massas. Os parâmetros do modelo, por exemplo, a Lei da Gravitação de Newton, determinam como as posições e velocidades mudam com o tempo. Este modelo pode então ser testado para ver se ele prevê com precisão as observações futuras; astrônomos podem verificar se as posições dos objetos do modelo ao longo do tempo correspondem às posições reais dos planetas. Para a maioria dos planetas, as previsões do modelo newtoniano são precisas; para Mercúrio , é ligeiramente impreciso e o modelo da relatividade geral deve ser usado em seu lugar.

A palavra " semântica " refere-se à maneira como um modelo representa o mundo real. A representação (literalmente, "re-apresentação") descreve aspectos particulares de um fenômeno ou a maneira de interação entre um conjunto de fenômenos. Por exemplo, um modelo em escala de uma casa ou de um sistema solar claramente não é uma casa real ou um sistema solar real; os aspectos de uma casa real ou de um sistema solar real representados em um modelo em escala são, apenas de certas maneiras limitadas, representativos da entidade real. Um modelo em escala de uma casa não é uma casa; mas para alguém que deseja aprender sobre casas, análogo a um cientista que deseja compreender a realidade, um modelo em escala suficientemente detalhado pode ser suficiente.

Diferenças entre teoria e modelo

Vários comentaristas afirmaram que a característica distintiva das teorias é que elas são explicativas e também descritivas, enquanto os modelos são apenas descritivos (embora ainda preditivos em um sentido mais limitado). O filósofo Stephen Pepper também distinguiu teorias e modelos, e disse em 1948 que modelos e teorias gerais são baseados em uma metáfora "raiz" que restringe como os cientistas teorizam e modelam um fenômeno e, assim, chegam a hipóteses testáveis.

A prática da engenharia faz uma distinção entre "modelos matemáticos" e "modelos físicos"; o custo de fabricação de um modelo físico pode ser minimizado criando primeiro um modelo matemático usando um pacote de software de computador, como uma ferramenta de projeto auxiliado por computador . Cada uma das peças do componente é modelada e as tolerâncias de fabricação são especificadas. Um desenho de vista explodida é usado para definir a sequência de fabricação. Os pacotes de simulação para exibir cada um dos subconjuntos permitem que as peças sejam giradas, ampliadas, em detalhes realistas. Os pacotes de software para criar a lista de materiais para construção permitem que os subcontratados se especializem em processos de montagem, o que distribui o custo de fabricação do maquinário entre vários clientes. Veja: engenharia Computer-aided , fabricação assistido por computador e impressão 3D

Suposições na formulação de teorias

Uma suposição (ou axioma ) é uma afirmação aceita sem evidências. Por exemplo, suposições podem ser usadas como premissas em um argumento lógico. Isaac Asimov descreveu as suposições da seguinte forma:

... é incorreto falar de uma suposição como verdadeira ou falsa, uma vez que não há maneira de provar que seja (se houvesse, não seria mais uma suposição). É melhor considerar as suposições como úteis ou inúteis, dependendo de as deduções feitas a partir delas corresponderem à realidade ... Já que devemos começar de algum lugar, devemos ter suposições, mas pelo menos tenhamos o mínimo possível de suposições.

Certos pressupostos são necessários para todas as afirmações empíricas (por exemplo, o pressuposto de que a realidade existe). No entanto, as teorias geralmente não fazem suposições no sentido convencional (declarações aceitas sem evidências). Embora as suposições sejam frequentemente incorporadas durante a formação de novas teorias, elas são apoiadas por evidências (como as de teorias previamente existentes) ou as evidências são produzidas durante a validação da teoria. Isso pode ser tão simples quanto observar que a teoria faz previsões precisas, o que é evidência de que quaisquer suposições feitas no início estão corretas ou aproximadamente corretas nas condições testadas.

As premissas convencionais, sem evidência, podem ser usadas se a teoria só se destina a ser aplicada quando a premissa é válida (ou aproximadamente válida). Por exemplo, a teoria da relatividade especial assume um quadro de referência inercial . A teoria faz previsões precisas quando a suposição é válida e não faz previsões precisas quando a suposição não é válida. Essas suposições costumam ser o ponto em que as teorias mais antigas são substituídas por novas (a teoria geral da relatividade também funciona em referenciais não inerciais).

O termo "suposição" é, na verdade, mais amplo do que seu uso padrão, etimologicamente falando. O Oxford English Dictionary (OED) e o Wikcionário online indicam sua fonte latina como assumere ("aceitar, tomar para si, adotar, usurpar"), que é uma conjunção de ad- ("para, para, em") e sumere ( pegar). A raiz sobrevive, com significados alterados, no italiano assumere e no espanhol sumir . O primeiro sentido de "assumir" no OED é "tomar para si, receber, aceitar, adotar". O termo foi originalmente empregado em contextos religiosos como em "receber até o céu", especialmente "a recepção da Virgem Maria no céu, com o corpo preservado da corrupção" (1297 EC), mas também era usado simplesmente para se referir a " receber em associação "ou" adotar em parceria ". Além disso, outros sentidos de suposição foram incluídos (i) "investir-se com (um atributo)", (ii) "empreender" (especialmente no Direito), (iii) "tomar para si apenas na aparência, fingir possuir" , e (iv) "supor que uma coisa seja" (todos os sentidos da entrada do OED em "supor"; a entrada do OED para "suposição" é quase perfeitamente simétrica nos sentidos). Assim, "suposição" conota outras associações além do sentido padrão contemporâneo de "aquilo que é assumido ou dado como certo; uma suposição, postulado" (apenas o 11º dos 12 sentidos de "suposição" e o 10º dos 11 sentidos de "assumir ").

Descrições

Dos filósofos da ciência

Karl Popper descreveu as características de uma teoria científica da seguinte forma:

  1. É fácil obter confirmações, ou verificações, para quase todas as teorias - se procurarmos por confirmações.
  2. As confirmações devem contar apenas se forem o resultado de previsões arriscadas; isto é, se, não esclarecidos pela teoria em questão, deveríamos ter esperado um evento que era incompatível com a teoria - um evento que teria refutado a teoria.
  3. Toda "boa" teoria científica é uma proibição: ela proíbe que certas coisas aconteçam. Quanto mais uma teoria proíbe, melhor é.
  4. Uma teoria que não é refutável por nenhum evento concebível é não científica. A irrefutabilidade não é uma virtude de uma teoria (como as pessoas costumam pensar), mas um vício.
  5. Todo teste genuíno de uma teoria é uma tentativa de falsificá-la ou refutá-la. Testabilidade é falseabilidade; mas há graus de testabilidade: algumas teorias são mais testáveis, mais expostas à refutação do que outras; eles correm, por assim dizer, riscos maiores.
  6. A evidência de confirmação não deve contar, exceto quando for o resultado de um teste genuíno da teoria; e isso significa que pode ser apresentado como uma tentativa séria, mas malsucedida, de falsificar a teoria. (Eu agora falo em tais casos de "evidências corroborantes".)
  7. Algumas teorias genuinamente testáveis, quando consideradas falsas, ainda podem ser defendidas por seus admiradores - por exemplo, introduzindo post hoc (após o fato) alguma hipótese ou suposição auxiliar , ou reinterpretando a teoria post hoc de tal forma que ela escape refutação. Tal procedimento é sempre possível, mas resgata a teoria da refutação apenas ao preço de destruir, ou pelo menos rebaixar, seu status científico, adulterando as evidências . A tentação de adulterar pode ser minimizada, primeiro reservando um tempo para anotar o protocolo de teste antes de embarcar no trabalho científico.

Popper resumiu essas declarações dizendo que o critério central do status científico de uma teoria é sua "falseabilidade, ou refutabilidade ou testabilidade". Ecoando isso, Stephen Hawking afirma: "Uma teoria é uma boa teoria se satisfizer dois requisitos: deve descrever com precisão uma grande classe de observações com base em um modelo que contém apenas alguns elementos arbitrários e deve fazer previsões definidas sobre os resultados de observações futuras. " Ele também discute a natureza "improvável, mas falseável" das teorias, que é uma consequência necessária da lógica indutiva, e que "você pode refutar uma teoria encontrando até mesmo uma única observação que discorda das previsões da teoria".

Vários filósofos e historiadores da ciência, no entanto, argumentaram que a definição de teoria de Popper como um conjunto de afirmações falsificáveis ​​está errada porque, como Philip Kitcher apontou, se alguém tiver uma visão estritamente popperiana da "teoria", as observações de Urano pela primeira vez descoberto em 1781 teria "falsificado" a mecânica celeste de Newton. Em vez disso, as pessoas sugeriram que outro planeta influenciou a órbita de Urano - e essa previsão foi de fato eventualmente confirmada.

Kitcher concorda com Popper que "Certamente há algo certo na ideia de que uma ciência só pode ter sucesso se falhar." Ele também diz que as teorias científicas incluem afirmações que não podem ser falsificadas e que as boas teorias também devem ser criativas. Ele insiste que vemos as teorias científicas como uma "coleção elaborada de afirmações", algumas das quais não são falsificáveis, enquanto outras - aquelas que ele chama de "hipóteses auxiliares", são.

De acordo com Kitcher, boas teorias científicas devem ter três características:

  1. Unidade: "Uma ciência deve ser unificada ... Boas teorias consistem em apenas uma estratégia de solução de problemas, ou uma pequena família de estratégias de solução de problemas, que podem ser aplicadas a uma ampla gama de problemas."
  2. Fecundidade : "Uma grande teoria científica, como a de Newton, abre novas áreas de pesquisa ... Como uma teoria apresenta uma nova maneira de ver o mundo, ela pode nos levar a fazer novas perguntas e, assim, a embarcar em linhas novas e fecundas de investigação ... Normalmente, uma ciência florescente é incompleta. A qualquer momento, ela levanta mais questões do que pode responder atualmente. Mas a incompletude não é um vício. Pelo contrário, a incompletude é a mãe da fecundidade ... Uma boa teoria deve ser produtiva ; deve levantar novas questões e presumir que essas questões podem ser respondidas sem desistir de suas estratégias de resolução de problemas. "
  3. Hipóteses auxiliares que podem ser testadas de forma independente: "Uma hipótese auxiliar deve ser testada independentemente do problema específico que é apresentada para resolver, independentemente da teoria que pretende salvar." (Por exemplo, a evidência da existência de Netuno é independente das anomalias na órbita de Urano.)

Como outras definições de teorias, incluindo a de Popper, Kitcher deixa claro que uma teoria deve incluir declarações que tenham consequências observacionais. Mas, como a observação de irregularidades na órbita de Urano, a falsificação é apenas uma consequência possível da observação. A produção de novas hipóteses é outro resultado possível e igualmente importante.

Analogias e metáforas

O conceito de teoria científica também foi descrito usando analogias e metáforas. Por exemplo, o empirista lógico Carl Gustav Hempel comparou a estrutura de uma teoria científica a uma "rede espacial complexa:"

Seus termos são representados pelos nós, enquanto os fios que os ligam correspondem, em parte, às definições e, em parte, às hipóteses fundamentais e derivadas incluídas na teoria. Todo o sistema flutua, por assim dizer, acima do plano de observação e está ancorado nele pelas regras de interpretação. Eles podem ser vistos como cadeias de caracteres que não fazem parte da rede, mas ligam certos pontos desta com lugares específicos no plano de observação. Em virtude dessas conexões interpretativas, a rede pode funcionar como uma teoria científica: a partir de certos dados observacionais, podemos ascender, por meio de uma cadeia interpretativa, a algum ponto da rede teórica, daí proceder, por meio de definições e hipóteses, a outros pontos, da qual outra corda interpretativa permite uma descida ao plano de observação.

Michael Polanyi fez uma analogia entre uma teoria e um mapa:

Uma teoria é algo diferente de mim. Pode ser apresentado no papel como um sistema de regras e, quanto mais verdadeira uma teoria, mais completamente pode ser formulado em tais termos. A teoria matemática atinge a mais alta perfeição a esse respeito. Mas mesmo um mapa geográfico incorpora em si mesmo um conjunto de regras estritas para encontrar o caminho de alguém em uma região de experiência desconhecida de outra forma. Na verdade, toda teoria pode ser considerada uma espécie de mapa estendido no espaço e no tempo.

Uma teoria científica também pode ser pensada como um livro que captura as informações fundamentais sobre o mundo, um livro que deve ser pesquisado, escrito e compartilhado. Em 1623, Galileo Galilei escreveu:

A filosofia [isto é, a física] está escrita neste grande livro - quero dizer, o universo - que permanece continuamente aberto ao nosso olhar, mas não pode ser entendida a menos que se primeiro aprenda a compreender a linguagem e a interpretar os caracteres nos quais está escrita. Ele foi escrito na linguagem da matemática e seus caracteres são triângulos, círculos e outras figuras geométricas, sem os quais é humanamente impossível entender uma única palavra dele; sem eles, a pessoa está vagando por um labirinto escuro.

A metáfora do livro também poderia ser aplicada na seguinte passagem, pelo filósofo da ciência contemporâneo Ian Hacking :

Eu mesmo prefiro uma fantasia argentina. Deus não escreveu um Livro da Natureza do tipo que os antigos europeus imaginavam. Ele escreveu uma biblioteca borgesiana, cada livro da qual é o mais breve possível, mas cada livro é inconsistente com todos os outros. Nenhum livro é redundante. Para cada livro existe um pedacinho da Natureza humanamente acessível, de forma que aquele livro, e nenhum outro, torna possível a compreensão, previsão e influência do que está acontecendo ... Leibniz disse que Deus escolheu um mundo que maximizou a variedade de fenômenos ao escolher o leis mais simples. Exatamente: mas a melhor maneira de maximizar os fenômenos e ter as leis mais simples é ter as leis inconsistentes entre si, cada uma se aplicando a isto ou aquilo, mas nenhuma se aplicando a todos.

Na física

Na física , o termo teoria é geralmente usado para uma estrutura matemática - derivada de um pequeno conjunto de postulados básicos (geralmente simetrias - como igualdade de localizações no espaço ou no tempo, ou identidade de elétrons, etc.) - que é capaz de produzir previsões experimentais para uma determinada categoria de sistemas físicos. Um bom exemplo é o eletromagnetismo clássico , que engloba resultados derivados da simetria de calibre (às vezes chamada de invariância de calibre ) em uma forma de algumas equações chamadas de equações de Maxwell . Os aspectos matemáticos específicos da teoria eletromagnética clássica são denominados "leis do eletromagnetismo", refletindo o nível de evidência consistente e reproduzível que os apóia. Dentro da teoria eletromagnética em geral, existem inúmeras hipóteses sobre como o eletromagnetismo se aplica a situações específicas. Muitas dessas hipóteses já foram consideradas adequadamente testadas, com novas sempre em formação e talvez não testadas. Um exemplo do último pode ser a força de reação da radiação . A partir de 2009, seus efeitos sobre o movimento periódico de cargas são detectáveis ​​em síncrotrons , mas apenas como efeitos médios ao longo do tempo. Alguns pesquisadores agora estão considerando experimentos que possam observar esses efeitos no nível instantâneo (ou seja, sem a média ao longo do tempo).

Exemplos

Observe que muitos campos de investigação não têm teorias nomeadas específicas, por exemplo , biologia do desenvolvimento . O conhecimento científico fora de uma teoria nomeada ainda pode ter um alto nível de certeza, dependendo da quantidade de evidências que o apóiam. Observe também que, uma vez que as teorias extraem evidências de muitos campos, a categorização não é absoluta.

Notas

Referências

Leitura adicional