A “prova” científica, a evidência científica e o método científico

“... na ciência não há ‘conhecimento’, no sentido em que Platão e Aristóteles entendiam a palavra, no sentido que implica finalidade; na ciência, nunca temos razões suficientes para acreditar que alcançámos a verdade. ...Este ponto de vista significa, além disso, que não temos provas na ciência (com exceção, claro, da matemática pura e da lógica). Nas ciências empíricas, as únicas que nos podem fornecer informações sobre o mundo em que vivemos, não existem provas, se entendermos por “prova” um argumento que estabelece de uma vez por todas a verdade de uma teoria.” – Sir Karl Popper, The Problem of Induction, 1953

“Se pensavam que a ciência era certa – bem, isso é apenas um erro da vossa parte.” – Richard Feynman (1918-1988).

“Um credo religioso difere de uma teoria científica por pretender incorporar uma verdade eterna e absolutamente certa, ao passo que a ciência é sempre provisória, esperando que, mais cedo ou mais tarde, se verifique a necessidade de modificar as suas teorias atuais, e consciente de que o seu método é logicamente incapaz de chegar a uma demonstração completa e final.” – Bertrand Russell, Grounds of Conflict, Religion and Science, 1953.

“O objetivo da ciência é estabelecer regras gerais que determinem a ligação recíproca de objetos e acontecimentos no tempo e no espaço. Para estas regras, ou leis da natureza, é necessária uma validade absolutamente geral – não provada.” – Albert Einstein, em Ciência, Filosofia e Religião, Um Simpósio, 1941.

O que se entende por evidência científica e prova científica? Na verdade, a ciência nunca pode estabelecer “verdade” ou “facto” no sentido em que se possa fazer uma afirmação científica que seja formalmente inquestionável. Todas as afirmações e conceitos científicos estão abertos a reavaliação à medida que são adquiridos novos dados e surgem novas tecnologias. A prova, portanto, é apenas o domínio da lógica e da matemática (e do uísque). Dito isto, é frequente ouvirmos falar de “prova” num contexto científico, e há um sentido em que denota “fortemente apoiado por meios científicos”. Embora se possa ouvir “prova” usada desta forma, trata-se de uma utilização descuidada e incorreta do termo. Consequentemente, exceto no que se refere à matemática, esta é a última vez que lê os termos “prova” ou “provar” neste artigo.

O senso comum não é ciência

Embora a ciência não possa formalmente estabelecer a verdade absoluta, pode fornecer provas esmagadoras a favor de certas ideias. Normalmente, estas ideias não são óbvias e, muitas vezes, entram em conflito com o senso comum. O senso comum diz-nos que a Terra é plana, que o Sol nasce e se põe verdadeiramente, que a superfície da Terra não está a girar a mais de 1600 quilómetros por hora, que as bolas de bowling caem mais depressa do que os berlindes, que as partículas não se curvam em torno dos cantos como as ondas em torno de uma doca flutuante, que os continentes não se movem e que os objetos mais pesados do que o ar não podem ter um voo sustentado a não ser que possam bater asas. No entanto, a ciência tem sido usada para demonstrar que todas estas ideias de senso comum estão erradas.

A ciência fornece provas do inobservável por inferência

A principal função da ciência é demonstrar a existência de fenómenos que não podem ser observados diretamente. A ciência não é necessária para nos mostrar coisas que podemos ver com os nossos próprios olhos. A observação direta não é apenas desnecessária na ciência; a observação direta é, de facto, normalmente impossível para as coisas que realmente importam. De facto, as descobertas mais importantes da ciência só foram deduzidas através da observação indireta. Exemplos conhecidos de descobertas científicas não observáveis são os átomos, os electrões, os vírus, as bactérias, os germes, as ondas de rádio, os raios X, a luz ultravioleta, a energia, a entropia, a entalpia, a fusão solar, os genes, as enzimas proteicas e a dupla hélice do ADN. A Terra redonda só foi observada diretamente pelo homem em 1961, mas este conceito contra-intuitivo foi considerado um facto científico durante mais de 2000 anos. A hipótese copernicana de que a Terra orbita o Sol foi reconhecida praticamente desde o tempo de Galileu, apesar de ninguém ter observado o processo até hoje. Todos estes fenómenos “invisíveis” foram elucidados através do método científico da inferência. Quando o termo “prova” é utilizado neste artigo, é-o estritamente em relação a este método científico.

O Método Científico: Mais do que mera experimentação

O que é exatamente o método científico? Esta é uma questão complexa e controversa, e o campo de investigação conhecido como “filosofia da ciência” está empenhado em esclarecer a natureza do método científico. Provavelmente, o filósofo da ciência mais influente do século XX foi Sir Karl Popper. Outros notáveis são Thomas Kuhn, Imre Lakatos, Paul Feyerabend, Paul Kitcher, A. F. Chalmers, Wesley Salmon e Bas C. van Fraassen. Este não é o lugar para aprofundar uma explicação das várias filosofias representadas por estes académicos. Para mais informações, remeto-o para as suas obras e para a discussão apresentada por John Wilkins na sua FAQ sobre Evolução e Filosofia. Pessoalmente, tenho uma visão bayesiana do método científico em princípio (Jaynes 2003; S/a>. Pealmon 1990), e uma posição probabilista sobre as provas na prática (Burnham e Anderson 2002; Edwards 1972; Royall 1997), e estas visões serão reflectidas na forma como apresento as provas da descendência comum.

Agora, para responder à pergunta “O que é o método científico?” – de forma muito simples (e algo ingénua), o método científico é um programa de investigação que inclui quatro passos principais. Na prática, estes passos seguem mais uma ordem lógica do que uma ordem cronológica:

1. Fazer observações.
2. Formular uma hipótese testável e unificadora para explicar essas observações.
3. Deduzir previsões a partir da hipótese.
4. Procurar confirmações das previsões;
   se as previsões forem contrariadas por observações empíricas, voltar ao passo (2).

Como os cientistas estão constantemente a fazer novas observações e a testar através dessas observações, os quatro “passos” são, na verdade, praticados em simultâneo. As novas observações, mesmo que não tenham sido previstas, devem poder ser explicadas retrospetivamente pela hipótese. As novas informações, especialmente os pormenores de um processo anteriormente não compreendido, podem impor novos limites à hipótese original. Por conseguinte, novas informações, em combinação com uma hipótese antiga, conduzem frequentemente a novas previsões que podem ser testadas posteriormente.

O exame do método científico revela que a ciência envolve muito mais do que empirismo ingênuo. Pesquisas que envolvem apenas observação simples, repetição e medição não são suficientes para serem consideradas ciência. Essas três técnicas são meramente parte do processo de fazer observações (#1 nas etapas descritas acima). Astrólogos, wiccanos, alquimistas e xamãs observam, repetem e medem — mas não praticam ciência. Claramente, o que distingue a ciência é a maneira como as observações são interpretadas, testadas e usadas.

A Hipótese Testável

A característica definidora da ciência é o conceito da hipótese testável. Uma hipótese testável deve fazer previsões que podem ser validadas por observadores independentes. Por "testável", queremos dizer que as previsões devem incluir exemplos do que é provável ser observado se a hipótese for verdadeira e do que é improvável ser observado se a hipótese for verdadeira. Uma hipótese que pode explicar todos os dados possíveis igualmente bem não é testável, nem é científica. Uma boa hipótese científica deve descartar algumas possibilidades concebíveis, pelo menos em princípio. Além disso, uma explicação científica deve fazer previsões arriscadas — as previsões devem ser necessárias se a teoria estiver correta, e poucas outras teorias devem fazer as mesmas previsões necessárias. Esses requisitos científicos são a essência da falseabilidade e corroboração popperiana.

Por exemplo, a hipótese solipsista de que o universo inteiro é, na verdade, uma invenção elaborada da sua imaginação não é uma hipótese científica. O solipsismo não faz previsões específicas ou arriscadas, ele simplesmente prevê que as coisas serão "como são". Nenhuma observação possível pode entrar em conflito com o solipsismo, uma vez que todas as observações sempre podem ser explicadas como simplesmente outra criação detalhada da sua imaginação. Muitos outros exemplos extremos podem ser pensados, como a hipótese de que o universo surgiu repentinamente de todo cinco minutos atrás, com até mesmo as nossas memórias de eventos "anteriores" intactas. Em geral, as conjecturas criacionistas e de "design inteligente" falham cientificamente pelos mesmos motivos. Ambas podem explicar facilmente todas as observações biológicas possíveis, e nenhuma delas faz previsões arriscadas e específicas.

Em contraste, a teoria científica da gravitação universal de Newton faz previsões específicas sobre o que deve ser observado. A teoria de Newton prevê que a força entre duas massas deve ser inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas (também conhecida como "lei do inverso do quadrado"). Em princípio, poderíamos tomar medidas que indicassem que a força é, na verdade, inversamente proporcional ao cubo da distância. Tal observação seria inconsistente com as previsões da teoria universal da gravitação de Newton e, portanto, essa teoria é testável. Muitos antievolucionistas, como os criacionistas "científicos", gostam especialmente de Karl Popper e do seu critério de falseabilidade. Esses cínicos são bem conhecidos por afirmar que a teoria evolucionista não é científica porque não pode ser falsificada. Neste artigo, essas acusações são enfrentadas de frente. Cada uma das evidências fornecidas para a descendência comum contém uma seção fornecendo exemplos de falsificações potenciais, ou seja, exemplos de observações que seriam altamente improváveis ​​se a teoria estivesse correta.

Graus de Testabilidade: Hipóteses, Teorias, Factos

"Testabilidade" não é um conceito sim ou não; algumas hipóteses são mais testáveis ​​do que outras. Ao contrário de algumas alegações antievolucionistas, nem todas as hipóteses são "interpretações" científicas igualmente válidas das evidências. Algumas hipóteses são mais bem sucedidas em termos do método científico. Com base no método científico, hipóteses válidas e úteis explicam os factos observados de forma simples, preveem muitos fenômenos não observados anteriormente e resistem a muitas falsificações potenciais. De uma perspectiva bayesiana (e de acordo com a medida de corroboração de Popper), a melhor hipótese disponível explica a maioria dos factos com o menor número de suposições, faz as previsões mais confirmadas e é mais aberta a testes.

Na prática científica, uma hipótese superior e bem apoiada será considerada uma teoria. Uma teoria que resistiu ao teste do tempo e à coleta de novos dados é o mais próximo que podemos chegar de um facto científico. Um exemplo é a noção acima mencionada de um sistema solar heliocêntrico. Num momento, era uma mera hipótese. Embora ainda seja formalmente apenas uma teoria bem apoiada, validada por muitas linhas independentes de evidências, agora é amplamente considerada como "facto" científico. Ninguém jamais observou diretamente um electrão, fusão estelar, ondas de rádio, entropia ou a Terra circulando o Sol, mas todos esses são factos científicos. Como Stephen J. Gould disse, um facto científico não é "certeza absoluta", mas simplesmente uma teoria que foi "confirmada a tal ponto que seria perverso reter o consentimento provisório".

O teste envolve um todo de evidências e estatísticas

"Na medida em que as leis da matemática se referem à realidade, elas não são certas; e na medida em que são certas, elas não se referem à realidade."

Albert Einstein, discursando na Academia Prussiana de Ciências, Berlim, 27 de janeiro de 1921

A validade de uma hipótese não se sustenta ou cai com base em apenas algumas confirmações ou contradições, mas na totalidade das evidências. Frequentemente, dados que inicialmente podem parecer inconsistentes com uma teoria, na verdade levarão a novas previsões importantes. A história da física newtoniana dá um exemplo claro. O movimento anormal de Urano foi inicialmente considerado inconsistente com a nova teoria de Newton. No entanto, ao alegar a existência de um planeta invisível, a anomalia foi explicada dentro do paradigma de Newton. Em geral, uma explicação para comportamento anômalo deve ser considerada ad hoc, a menos que seja verificável de forma independente. Postular um novo planeta invisível pode ser considerado uma proteção se não houver uma maneira independente de detectar se um novo planeta realmente existiu. No entanto, quando a tecnologia avançou o suficiente para testar de forma confiável a nova previsão, o planeta invisível foi descoberto como Neptuno.

A lição a ser aprendida é que explicações alternativas para "anomalias" devem ser tratadas como quaisquer outras hipóteses: elas devem ser pesadas, testadas e descartadas ou confirmadas. Mas uma hipótese não deve ser considerada invalidada até que testes completos tenham produzido várias linhas de evidências positivas indicando que a hipótese é realmente inconsistente com os dados empíricos.

Um ponto crucial relacionado é que as teorias científicas modernas são probabilísticas. Isso significa que todos os testes de previsões científicas são realizados numa estrutura estatística. Probabilidade e estatística permeiam teorias científicas modernas, incluindo termodinâmica (mecânica estatística), geologia, mecânica quântica, genética e medicina. Embora a matemática da probabilidade possa ser assustadora para alguns, um conhecimento prático de estatística é absolutamente essencial para julgar o ajuste entre dados observados e as previsões de qualquer teoria.

Referências

Burnham, K. P. e Anderson, D. R. (2002) Model Selection and Multimodel Inference: A Practical Information-Theoretic Approach [Seleção de modelos e inferência multimodelo: uma abordagem prática da teoria da informação].

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Gould, S. J. (1981) "Evolution as Fact and Theory". [Evolução como facto e teoria]. Discover. Edição de maio.

Jaynes, E. T. (2003) Probability Theory: The Logic of Science [Teoria da probabilidade: a lógica da ciência] Bretthorst, G. L. Ed. Cambridge; Cambridge University Press.

Kuhn, T. (1970) The Structure of Scientific Revolutions [A estrutura das revoluções científicas].

Lakatos, I. (1974) "Falsification and the Methodology of Scientific Research Progammes". [Falsificação e a Metodologia de Programas de Pesquisa Científica], em Criticism and the Growth of Knowledge [O Criticismo e o Crescimento do Conhecimento]. I. Lakatos e A. Musgrave. Eds. Cambridge; Cambridge University Press: 91-196.

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