Teoria científica

Uma teoria científica é uma explicação de um aspecto do mundo natural e do universo que foi repetidamente testado e corroborado 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 . [1] [2] Em circunstâncias não passíveis de testes experimentais, as teorias são avaliadas por meio de princípios de raciocínio abdutivo . As teorias científicas estabelecidas resistiram a um escrutínio rigoroso e incorporam o conhecimento científico .

Uma teoria científica difere de um fato científico ou lei científica porque uma teoria explica "por que" ou "como": um fato é uma observação simples e básica, enquanto uma lei é uma declaração (muitas vezes 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 os corpos, mas não é uma teoria para explicar como a gravidade funciona. [3] 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." [4]

O significado do termo teoria científica (muitas vezes contraído para teoria por brevidade), conforme usado nas disciplinas da ciência, é significativamente diferente do uso vernacular comum da teoria . [5] [nota 1] No discurso cotidiano, a teoria pode implicar uma explicação que representa um palpite infundado e especulativo , [5] enquanto na ciência ela descreve uma explicação que foi testada e é amplamente aceita como válida. [1] [2]

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, por fim, rejeitada se não puder ser adaptada às novas descobertas; em tais circunstâncias, uma teoria mais precisa é necessária. Algumas teorias são tão bem estabelecidas que é improvável que sejam fundamentalmente alteradas (por exemplo, teorias científicas como a evolução , teoria heliocêntrica , teoria celular , teoria das placas tectônicas , teoria dos germes da doença, 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 sob 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 . [6] [7] [8]

As teorias científicas são testáveis ​​e fazem previsões falsificáveis . [9] Eles descrevem as causas de um fenômeno natural particular e são usados ​​para explicar e prever aspectos do universo físico ou áreas específicas de investigação (por exemplo, eletricidade, química e astronomia). Tal como acontece com outras formas de conhecimento científico, as teorias científicas são tanto dedutivas quanto indutivas , [10] visando poder preditivo e explicativo . Os cientistas usam teorias para aprofundar o conhecimento científico, bem como para facilitar avanços na tecnologia ou na medicina .

tipos

Albert Einstein descreveu dois tipos diferentes de teorias científicas: "teorias construtivas" e "teorias de princípios". Teorias construtivas são modelos construtivos para fenômenos: por exemplo, teoria cinética . As teorias de princípios são generalizações empíricas, sendo um exemplo as leis do movimento de Newton. [11]

Características

Critérios essenciais

Para que qualquer teoria seja aceita na maioria dos acadêmicos, geralmente há um critério simples. O critério essencial é que a teoria deve ser observável e repetível. O referido critério é essencial para evitar 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 conhecimento científico, incluindo teorias, é a capacidade de fazer previsões falsificáveis ​​ou testáveis . [12] A relevância e especificidade dessas previsões determinam o quão potencialmente útil a teoria é. Uma pretensa teoria que não faz previsões observáveis ​​não é uma teoria científica. 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 preencher os seguintes critérios:

  • Ele faz previsões falsificáveis ​​com precisão consistente em uma ampla área de investigação científica (como a mecânica ).
  • É bem apoiado por muitas vertentes independentes de evidências, em vez de uma única fundação.
  • É consistente com resultados experimentais preexistentes e pelo menos tão precisos em suas previsões quanto quaisquer teorias preexistentes.

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

Outros critérios

Além disso, a maioria dos cientistas prefere trabalhar com uma teoria que atenda às seguintes qualidades:

  • Pode sofrer pequenas adaptações para dar conta de novos dados que não se ajustam perfeitamente a ele, à medida que são descobertos, aumentando assim sua capacidade preditiva ao longo do tempo. [13]
  • Está entre as explicações mais parcimoniosas, econômicas no uso de entidades propostas ou etapas explicativas conforme a navalha de Occam . Isso ocorre 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 falhas com hipóteses ad hoc para evitar que sejam falsificadas ; portanto, as teorias mais simples são preferíveis às mais complexas porque são mais testáveis . [14] [15] [16]

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 bem 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 demonstrará que a Terra não orbita em torno 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 é dividida em placas sólidas que se moveram ao longo de 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 ou fenômenos naturais que ainda não aconteceram. sido observado.[17]

Da Associação Americana para o Avanço da Ciência :

Uma teoria científica é uma explicação bem fundamentada de algum aspecto do mundo natural, baseada em um corpo de fatos que foram repetidamente confirmados por meio de observação e experimento. Tais 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 tão factual do universo quanto a teoria atômica da matéria ou a teoria do germe da doença. 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 . [18] Isso levou ao desenvolvimento da teoria celular .

O método científico envolve a proposição e o 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 forem reunidos em uma determinada área de investigação, os cientistas podem propor uma estrutura explicativa que explique o maior número possível deles. Essa explicação também é testada e, se atender aos critérios necessários (veja acima), a explicação se torna uma teoria. Isso pode levar muitos anos, pois pode ser difícil ou complicado reunir evidências suficientes. [ citação necessária ] Depois que todos os critérios forem atendidos, será amplamente aceito pelos cientistas (consulte o consenso científico ) como a melhor explicação disponível de pelo menos alguns fenômenos. Terá feito previsões de fenômenos que as teorias anteriores não poderiam explicar ou não poderiam prever com precisão, e terá resistido às tentativas de falsificação. A força da evidência é avaliada pela comunidade científica, e os experimentos mais importantes terão sido replicados por vários grupos independentes. [ citação necessária ]

As teorias não precisam ser perfeitamente precisas para serem cientificamente úteis. Por exemplo, sabe-se que as previsões feitas pela mecânica clássica são imprecisas no reino relativístico, mas são quase exatamente corretas nas velocidades comparativamente baixas da experiência humana comum. [6] Em química , existem muitas teorias ácido-base que fornecem explicações altamente divergentes sobre a natureza subjacente de compostos ácidos e básicos, mas são muito úteis para prever seu comportamento químico. [19] Como todo conhecimento em ciência, nenhuma teoria pode ser completamente certa , pois é possível que experimentos futuros possam entrar em conflito com as previsões da teoria. [8]No entanto, as teorias apoiadas pelo consenso científico têm o maior grau 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 . [20]

A aceitação de uma teoria não requer que todas as suas principais previsões sejam testadas, se ela 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 comprovadamente incorretas; neste caso, os resultados previstos podem ser descritos informalmente com o termo "teórico". Essas previsões podem ser testadas posteriormente e, se estiverem incorretas, isso pode levar à revisão ou rejeição da teoria. Como Feynman coloca:

Não importa o quão bonita seja sua teoria, não importa o quão inteligente você seja. Se não concorda com a experiência, está errado. [21]

Modificação e melhoria

Se forem observados resultados experimentais contrários às previsões de uma teoria, os cientistas primeiro avaliam se o projeto experimental foi sólido e, em caso afirmativo, confirmam os resultados por replicação independente . Uma busca por melhorias potenciais para a teoria começa então. As soluções podem exigir mudanças menores ou maiores na teoria, ou nenhuma se uma explicação satisfatória for encontrada dentro da estrutura existente da teoria. [22] Ao longo do tempo, à medida que modificações sucessivas se sobrepõem, as teorias melhoram consistentemente 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 anterior, o conhecimento científico torna-se consistentemente mais preciso ao longo do tempo. [citação necessária ]

Se modificações na teoria ou outras explicações parecerem insuficientes para explicar os 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. [8] 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 observada do periélio de Mercúrio viola a mecânica newtoniana, [23] mas a teoria permaneceu como a melhor explicação disponível até a relatividade .foi 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. [24]

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 tempo que uma teoria (ou qualquer um de seus princípios) permanece aceito geralmente indica a força de suas evidências de apoio. [ citação necessária ]

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, de forma análoga ao modo como uma teoria é uma explicação unificadora para muitas hipóteses confirmadas; isso é conhecido como unificação de teorias. [7] Por exemplo, eletricidade e magnetismo são agora conhecidos como dois aspectos do mesmo fenômeno, referido como eletromagnetismo . [25]

Quando as previsões de diferentes teorias parecem se contradizer, isso também é resolvido por mais 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 pela descoberta da fusão nuclear , a principal fonte de energia do Sol. [26] As contradições também podem ser explicadas como resultado de teorias que aproximam fenômenos mais fundamentais (não contraditórios). Por exemplo, a teoria atômica é uma aproximação da mecânica quântica . As teorias atuais descrevem três fenômenos fundamentais separadosdas quais todas as outras teorias são aproximações; [27] a potencial unificação destes é às vezes chamada de Teoria de Tudo . [7]

Exemplo: Relatividade

Em 1905, Albert Einstein publicou o princípio da relatividade especial , que logo se tornou uma teoria. [28] A relatividade especial previu o alinhamento do princípio newtoniano da invariância galileana , também denominado relatividade galileana , com o campo eletromagnético. [29] Ao omitir da relatividade especial o éter luminífero , Einstein afirmou que a dilatação do tempo e a contração do comprimento medida em um objeto em movimento relativo é inercial - isto é, o objeto exibe velocidade constante , que é velocidade com direção, quando medido por seu observador. Ele, assim, duplicou a transformação de Lorentz e a contração de Lorentz que foram 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, [30] 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. [ citação necessária ]

Einstein procurou generalizar o princípio da invariância para todos os referenciais, sejam eles inerciais ou acelerados. [31] Rejeitando a gravitação newtoniana - uma força central agindo instantaneamente à distância - Einstein presumiu um campo gravitacional. Em 1907, o princípio da equivalência de Einstein implicava que uma queda livre dentro de um campo gravitacional uniforme é equivalente ao movimento inercial . [31] 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 em objetos locais "curvando" a "superfície" geométrica do espaço-tempo 4D. No entanto, a menos que a energia seja vasta, seus efeitos relativísticos de contrair o espaço e desacelerar o tempo são insignificantes quando meramente prevemos o movimento. Embora a relatividade geral seja adotada como a teoria mais explicativa via realismo científico , a teoria de Newton permanece bem-sucedida como meramente uma teoria preditiva via instrumentalismo . Para calcular as trajetórias, os engenheiros e a NASA ainda usam as equações de Newton, mais simples de operar. [8]

Teorias e leis

Tanto as leis científicas 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 também são tipicamente bem apoiados por observações e/ou evidências experimentais. [32] No entanto, as leis científicas são relatos descritivos de como a natureza se comportará sob certas condições. [33] As teorias científicas são mais amplas em escopo e fornecem explicações abrangentes de como a natureza funciona e por que ela exibe certas características. As teorias são apoiadas por evidências de muitas fontes diferentes e podem conter uma ou várias leis. [34]

Um equívoco comum é que as teorias científicas são ideias rudimentares que eventualmente se transformarão em leis científicas quando dados e evidências suficientes forem acumulados. Uma teoria não se transforma em uma lei científica com o acúmulo de novas ou melhores evidências. Uma teoria sempre permanecerá uma teoria; uma lei sempre será uma lei. [32] [35] [36] Tanto as teorias quanto as leis podem ser potencialmente falsificadas por evidências contrárias. [37]

Teorias e leis também são distintas de hipóteses . Ao contrário das hipóteses, as teorias e leis podem ser simplesmente referidas como fatos científicos . [38] [39] No entanto, na ciência, as teorias são diferentes dos fatos, mesmo quando são bem fundamentadas. [40] Por exemplo, a evolução é tanto uma teoria quanto um fato . [5]

sobre teorias

Teorias como axiomas

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

A frase " a visão recebida das teorias " é usada para descrever essa abordagem. Os termos comumente associados a ela são " linguísticos " (porque as teorias são componentes de uma linguagem) e " sintáticos " (porque uma linguagem tem regras sobre como os símbolos podem ser encadeados). Problemas em definir com precisão esse tipo de linguagem, por exemplo, objetos vistos em microscópios observados ou objetos teóricos, levaram ao fim efetivo do positivismo lógico na década de 1970. [ citação necessária ]

Teorias como modelos

A visão semântica das teorias , que identifica as teorias científicas com modelos em vez de proposições , substituiu a visão recebida como a posição dominante na formulação de teorias na filosofia da ciência. [41] [42] [43] Um modelo é um quadro lógico destinado a representar a realidade (um "modelo da realidade"), semelhante à forma como um mapa é um modelo gráfico que representa o território de uma cidade ou país. [44] [45]

Precessão do periélio de Mercúrio (exagerada). O desvio na posição de Mercúrio em relação à previsão newtoniana é de cerca de 43 segundos de arco (cerca de dois terços de 1/60 de grau ) por século. [46] [47]

Nesta abordagem, as teorias são uma categoria específica de modelos que preenchem os critérios necessários (ver 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. Esse modelo pode então ser testado para ver se prevê com precisão observações futuras; os 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, o modelo newtoniano' s previsões são precisas; paraMercúrio , é ligeiramente impreciso e o modelo da relatividade geral deve ser usado em seu lugar. [ citação necessária ]

A palavra " semântica " refere-se à forma como um modelo representa o mundo real. A representação (literalmente, "re-apresentação") descreve aspectos particulares de um fenômeno ou a forma 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 certa forma limitada, representativos da entidade real. Um modelo em escala de uma casa não é uma casa; mas para alguém que quer aprender sobre casas, análogo a um cientista que quer entender a realidade, um modelo em escala suficientemente detalhado pode ser suficiente.

Diferenças entre teoria e modelo

Vários comentaristas [48] 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 entre teorias e modelos, e disse em 1948 que modelos e teorias gerais são baseados em uma metáfora de "raiz" que restringe como os cientistas teorizam e modelam um fenômeno e, assim, chegam a hipóteses testáveis. [ citação necessária ]

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 partes componentes 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 exibição de cada uma das submontagens permitem que as peças sejam giradas, ampliadas e com 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 de maquinário entre vários clientes. Ver:Engenharia assistida por computador , Manufatura assistida por computador e impressão 3D [ carece de fontes ]

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, já que não há como provar que seja (se houvesse, não seria mais uma suposição). É melhor considerar as suposições como úteis ou inúteis, dependendo se as deduções feitas a partir delas correspondem à realidade... Como devemos começar de algum lugar, devemos ter suposições, mas pelo menos tenhamos o mínimo possível de suposições. [49]

Certas suposições são necessárias para todas as reivindicações empíricas (por exemplo, a suposição de que a realidade existe). No entanto, as teorias geralmente não fazem suposições no sentido convencional (afirmações aceitas sem evidências). Embora as suposições sejam frequentemente incorporadas durante a formação de novas teorias, elas são apoiadas por evidências (como as de teorias existentes anteriormente) 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 uma evidência de que quaisquer suposições feitas no início estão corretas ou aproximadamente corretas nas condições testadas. [ citação necessária ]

Suposições convencionais, sem evidências, podem ser usadas se a teoria for aplicada apenas quando a suposição for válida (ou aproximadamente válida). Por exemplo, a teoria especial da relatividade assume um referencial inercial . A teoria faz previsões precisas quando a suposição é válida e não faz previsões precisas quando a suposição não é válida. Tais suposições costumam ser o ponto em que teorias mais antigas são substituídas por novas (a teoria geral da relatividade também funciona em referenciais não inerciais).

O termo "suposição" é realmente 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 mesmo, adotar, usurpar"), que é uma conjunção de ad- ("para, em direção a, em") e sumere ( pegar). A raiz sobrevive, com significados alterados, no assumire italiano e no sumir espanhol. O primeiro sentido de "assumir" no OED é "tomar para (si mesmo), receber, aceitar, adotar". O termo foi originalmente empregado em contextos religiosos como em "receber o céu", especialmente "a recepção da Virgem Maria no céu, com o corpo preservado da corrupção" (1297 EC), mas também foi usado simplesmente para se referir a " receber em associação" ou "adotar em parceria". Além disso, outros sentidos de assumir incluíam (i) "investir-se com (um atributo)", (ii) "empreender" (especialmente em 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 "assumir"; a entrada do OED para "suposição" é quase perfeitamente simétrica nos sentidos).

Descrições

De filósofos da ciência

Karl Popper descreveu as características de uma teoria científica da seguinte forma: [9]

  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, tivéssemos esperado um evento 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 ela é.
  4. Uma teoria que não é refutável por qualquer evento concebível não é científica. A irrefutabilidade não é uma virtude de uma teoria (como muitas vezes as pessoas pensam), mas um vício.
  5. Todo teste genuíno de uma teoria é uma tentativa de falsificá-la ou refutá-la. Testabilidade é falsificabilidade; mas há graus de testabilidade: algumas teorias são mais testáveis, mais expostas à refutação do que outras; eles correm, por assim dizer, maiores riscos.
  6. A evidência de confirmação não deve contar, exceto quando é 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 "evidência corroborante".)
  7. Algumas teorias genuinamente testáveis, quando consideradas falsas, ainda podem ser mantidas por seus admiradores - por exemplo, introduzindo post hoc (após o fato) alguma hipótese ou suposição auxiliar, ou reinterpretando a teoria post hoc de tal maneira que ela escape refutação. Tal procedimento é sempre possível, mas salva 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 tomando primeiro tempo para escrever o protocolo de teste antes de embarcar no trabalho científico.

Popper resumiu essas afirmações dizendo que o critério central do status científico de uma teoria é sua "falseabilidade, refutabilidade ou testabilidade". [9] 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 definitivas sobre os resultados de observações futuras". Ele também discute a natureza "improvável, mas falsificável" das teorias, que é uma consequência necessária da lógica indutiva, e que "você pode refutar uma teoria encontrando até mesmo uma única observação que discorde das previsões da teoria". [50]

Vários filósofos e historiadores da ciência, no entanto, argumentaram que a definição de teoria de Popper como um conjunto de declarações falsificáveis ​​é errada [51] porque, como Philip Kitcher apontou, se alguém adotasse uma visão estritamente popperiana de "teoria", observações de Urano, quando descoberto pela primeira vez 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 acabou sendo confirmada.

Kitcher concorda com Popper que "certamente há algo certo na ideia de que uma ciência só pode ter sucesso se puder falhar". [52] Ele também diz que as teorias científicas incluem declarações que não podem ser falsificadas, e que boas teorias também devem ser criativas. Ele insiste que vemos as teorias científicas como uma "coleção elaborada de declarações", 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: [52]

  1. Unidade: "Uma ciência deve ser unificada... Boas teorias consistem em apenas uma estratégia de resolução de problemas, ou uma pequena família de estratégias de resolução 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, embarcar em novas e linhas frutíferas de investigação.... Normalmente, uma ciência florescente é incompleta. A qualquer momento, ela levanta mais questões do que pode responder atualmente. Uma boa teoria deve ser produtiva; deve levantar novas questões e presumir que essas questões possam ser respondidas sem abrir mão de suas estratégias de solução de problemas."
  3. Hipóteses auxiliares que são testáveis ​​independentemente: "Uma hipótese auxiliar deve ser testável independentemente do problema particular que é introduzida para resolver, independentemente da teoria que se destina a 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 uma 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. Estes podem ser vistos como strings que não fazem parte da rede, mas ligam certos pontos desta última 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 e daí proceder, por meio de definições e hipóteses, a outros pontos, a partir do qual outra corda interpretativa permite uma descida ao plano de observação.[53]

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

Uma teoria é algo diferente de mim. Pode ser colocado no papel como um sistema de regras, e é tanto mais verdadeiramente uma teoria quanto mais completamente pode ser colocado 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 através de uma região de experiência desconhecida. De fato, toda teoria pode ser considerada como uma espécie de mapa estendido no espaço e no tempo. [54]

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, Galileu 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 compreendido a menos que primeiro aprendamos a compreender a linguagem e a interpretar os caracteres nos quais está escrito. Está escrito na linguagem da matemática e seus caracteres são triângulos, círculos e outras figuras geométricas, sem as quais é humanamente impossível entender uma única palavra dele; sem eles, a pessoa está vagando em um labirinto escuro. [55]

A metáfora do livro também poderia ser aplicada na seguinte passagem, do 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 imaginaram. 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 algum fragmento da Natureza humanamente acessível, de modo 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 maximizasse a variedade de fenômenos enquanto escolhendo as leis mais simples. Exatamente assim: mas a melhor maneira de maximizar os fenômenos e ter leis mais simples é ter as leis inconsistentes umas com as outras, cada uma se aplicando a isto ou aquilo, mas nenhuma se aplicando a todos. [56]

em 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 dada 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 ) na forma de algumas equações chamadas 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 suporta. Dentro da teoria eletromagnética em geral, existem inúmeras hipóteses sobre como o eletromagnetismo se aplica a situações específicas. Muitas dessas hipóteses já são consideradas adequadamente testadas, com novas sempre em construção e talvez não testadas. Um exemplo do último pode ser a força de reação de radiação . A partir de 2009, seus efeitos sobre o movimento periódico de cargas são detectáveis ​​em síncrotrons , mas apenas como médiaefeitos ao longo do tempo. Alguns pesquisadores agora estão considerando experimentos que possam observar esses efeitos no nível instantâneo (ou seja, sem média ao longo do tempo). [57] [58]

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 suportam. Observe também que, como as teorias extraem evidências de muitos campos, a categorização não é absoluta.

Notas explicativas

  1. ^ Citação: "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."

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  22. Por exemplo, veja o artigo sobre a descoberta de Netuno ; a descoberta foi baseada em uma aparente violação da órbita de Urano , conforme previsto pela mecânica newtoniana. Essa explicação não exigia nenhuma modificação da teoria, mas sim modificação da hipótese de que havia apenas sete planetas no Sistema Solar.
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Leitura adicional