Metodo scientifico

Ilmetodo scientificoè la modalità con cui lascienzaprocede per raggiungere unaconoscenzadella realtà affidabile everificabile.Esso consiste nella raccolta di datiempiricisotto la guida delle ipotesi teoriche da vagliare e nella analisi rigorosa, logico-razionale e, dove possibile,matematicadi questi dati: come enunciato per primo daGalileo, associando le «sensate esperienze» alle «necessarie dimostrazioni».
Nel dibattitoepistemologicosi assiste in proposito alla contrapposizione tra i sostenitori del metodoinduttivoe quelli del metododeduttivo, con l'approccio scientifico che è valutato diversamente anche in base al suo campo di applicazione, ossia se si riferisce alle scienze naturali, o viceversa a quelle umanistiche(nel primo caso si parla di «scienze dure», nel secondo di «scienze molli»).
Sebbene la paternità ufficiale del metodo scientifico nella forma rigorosa descritta sia attribuitastoricamentea Galileo, da cui anche il nomemetodo galileiano, studi sperimentali e riflessioni filosofiche in merito hanno radici anche nell'antichità, nelMedioevoe nelRinascimento.
Il metodo scientifico si sviluppa storicamente,  ma il suo nucleo risiede, come detto, nell'uso combinato dimatematicaedesperimento. La soluzione di continuità rappresentata daGalileo Galileia cavallo tra ilXVIe ilXVII secoloè tale, tuttavia, da rendere improprio l'uso dei terminiscienzaescienziatoin riferimento ad epoche precedenti, soprattutto per quanto riguarda il problema del metodo scientifico. Prima di Galileo le figure che più si avvicinavano a quella moderna di scienziato erano rappresentate essenzialmente, da una parte, da logici e matematici (e — fino ad allora con poca differenza sostanziale — astronomi), e dall'altra dagli studiosi difilosofia naturale, se si occupavano dell'universo sensibile. Più in generale possiamo dire che con Galileo assistiamo alla nascita della scienza proprio come "distaccamento" dallafilosofia.
Negli antichipapiriegizi, si possono individuare le forme di un primitivo "metodo scientifico". In particolare, nelle descrizioni di interventi dichirurgia, che indicanoanamnesi,diagnosieterapiachirurgica dedicata, dalla preparazione del paziente, alla strumentazione, alla tecnica operatoria, fino alla prognosi e al decorso post-operatorio.
Inoltre, già in tempi antichissimi, gliEgiziconducevano metodiche previsioni sui raccolti digranoin relazione al livello di piena delle acque delNilo.
Nell'anticaciviltà egiziana, però, la medicina generale era intesa in modo diverso: ipapiri di terapia medicaillustrano pratiche legate asuperstizionie credenze religiose, piuttosto che al collegamento diretto fra causa dellemalattiee effetto delle cure.
Perciò, benché gli antichi Egizi applicassero criteri scientifici nell'ambito di alcune discipline, si può escludere che ne avessero codificato il metodo.
IDiari astronomici babilonesisono una collezione di tavolette cuneiformi, oggi alBritish Museum, che riportano fianco a fianco per ogni semestre i principali eventi astronomici e politici della Mesopotamia. Benché la tavoletta più antica risalga al VII secolo a.C., si presume che la loro redazione sia iniziata nel secolo precedente al tempo del reNabonassar. La tavoletta più recente, invece, risale al I secolo: i diari, perciò, furono compilati per 6 o 7 secoli. L'obiettivo della redazione sembra essere di verificare la corrispondenza fra eventi celesti e terrestri, che costituiva una concezione fondamentale dei popoli mesopotamici sino dal tempo deiSumerie che è all'origine dell'astrologia. In tal caso questo sarebbe il più antico esempio di programma di ricerca scientifica dell'umanità.
È la nascita della filosofia, progenitrice della scienza. Essi cercavano un sapere che fosse innegabile, un sapere immutabile nel tempo, assoluto, definitivo, incontrovertibile, necessario e indubitabile. Fu definito «sapere» (sophia), «ragione» (logos), «verità» (alétheia) e «scienza» (epistéme).
TaletediMileto, (624-548 a.C.) fu il primo - a nostra conoscenza - che nacqueanimistae morì filosofo. Negli scritti pervenutici si legge che Talete, osservando la natura, previde con molto anticipo un grande raccolto di olive e monopolizzò a proprio vantaggio i frantoi, diventando ricco. Ciò introduce uno degli aspetti discriminanti fra la scienza e quelle discipline che vogliono porsi come scientifiche (si veda ad esempio l'astrologia): la capacità di fare previsioni, verificabili, viene ritenuto uno degli aspetti distintivi delle discipline autenticamente scientifiche. Malgrado la sua capacità di fare previsioni, Talete morì d'insolazione, per essere stato obbligato a rimanere senza cappello sotto il sole, durante i Giochi Olimpici.
Aristotele(384-322 a.C.) apportò un enorme contributo di sistematizzazione delle conoscenze fino ad allora acquisite e gettò le fondamenta dellalogica formale, rimaste essenzialmente intatte fino alla fine del XIX secolo, identificando nelsillogismola forma tipica del processodeduttivo, con cui trarre conclusioni coerenti con le premesse. Aristotele affermava:
È importante sottolineare come per Aristotele laconoscenzaparte prima di tutto dalsoggetto: non è semplice ricezione di dati, ma è opera dell'intellettoattivo, che andando al di là degli aspetti contingenti e transitori della realtàsensibile, riesce ad "astrarne" le forme eterne e intelligibili.
Aristotele inoltre distingueva fra i "possessori della scienza", ossia coloro che conoscono le cause (il "perché") e coloro che conoscono solo i fatti senza aver conoscenza delle loro cause (il "che"). La scienza, per Aristotele, è sempre conoscenza delle cause.
Il sillogismo è una costruzione logica formata da una o più proposizioni precedenti (se...) dalle quali nasce una proposizione conseguente (allora...). Il sillogismo di per sé non dà garanzia di verità, ma serve solo a trarre conclusioni coerenti con le verità "vere e prime".
Indubbio anticipatore del moderno metodo scientifico fuArchimede(287-212 a.C.). Lo studio delle sue opere (si ricordiSui corpi galleggianti, in cui enunciò il famosoprincipioche porta il suo nome) impegnò a lungo gli studiosi della prima età moderna, fra cui lo stesso Galileo, e costituì un importante stimolo alla rinascita scientifica moderna.
Nell'ambito dellascolasticamedievaleancheTommaso d'Aquino(1225-1274), rifacendosi agli insegnamenti diAristotele, diede un ulteriore contributo al metodo scientifico formulando una concezione di verità come corrispondenza tra l'intellettoe l'oggetto:
Laverità, secondo Tommaso, ha le caratteristiche dell'universalità e dell'indipendenza. Il nostro sapere, per essere valido, non deve essere determinato da fattori soggettivi e contingenti; la verità è vera di per sé, al tempo di Aristotele come in ogni epoca, pertanto èassolutae non dipende da nient'altro.
Queste caratteristiche della verità sono riconosciute come tali dalla nostraragione, che non le apprende dal mondo circostante, sottoposto ai mutamenti della temporalità, ma le trova già all'interno di se stessa: non potrebbe altrimenti riconoscerle come immutabili.
Come già per Aristotele, le nostre conoscenze nascono dunque dal nostrointelletto: non le riceviamo induttivamente dall'esperienza. Questa distinzione tra soggetto conoscente ed esperienza sensibile sarà fondamentale per i successivi sviluppi della scienza, dando vita alla corrente filosofica dettarealismo.
All'ambito della scolastica appartiene, tra gli altri,Ruggero Bacone(1214-1274), il quale nei suoi studi cercò di applicare fedelmente il metodo ipotetico-deduttivo della filosofia aristotelica, rivalutando l'importanza dellasperimentazionee sminuendo viceversa le argomentazioni basate sulla tradizione.
AncheLeonardo(1452–1519), nelRinascimento, si appropriò del pensiero ipotetico-deduttivo aristotelico, respingendo al contempo ilprincipio di autorità. Il suo contributo a porre le basi del metodo scientifico fu notevole, anche se alla fine gran parte dei suoi scritti andarono persi.
Egli anticipò alcuni aspetti della metodologia che venne più tardi concepita nel1600daGalileo Galilei:a titolo di esempio ci sono i suoi progettiingegneristici, lemacchine di Leonardo, i suoi disegni del corpo umano, gli studi sulla prospettiva.
In particolare, Leonardo affermò l'importanza di due fattori:
Secondo Leonardo, infatti, ogni fenomeno innaturaavviene secondo leggi razionali che vivono al di sotto delle sue manifestazioni esteriori.
ConGalileo Galilei, il primo a introdurre formalmente il metodo scientifico,furono introdotti una serie di criteri ancora oggi validi: fu abbandonata la ricerca delleessenzeprimarie o dellequalità, che era il proposito della filosofia aristotelica, con la riduzione della realtà a puro fattoquantitativoe matematico.Al metodo calcolativo, che pure derivava dalla tradizionesillogisticaclassica, fu inoltre affiancata l'importanza dell'osservazione empirica, che portò a considerare "scienza" solo quel complesso di conoscenze ottenute dall'esperienza e a questa funzionali: secondo una celebre formula dello scienziatopisano, cioè, il libro della natura è scritto in leggimatematichee, per poterle capire, è necessario eseguire esperimenti con gli oggetti che essa ci mette a disposizione.
Ancora oggi, lascienzamoderna fa distinzione tra l'aspetto sperimentale e quello teorico: né uno né l'altro sono preponderanti, poiché fa parte del metodo scientifico che un modello teorico spieghi un'osservazione sperimentale ed anticipi future osservazioni. Uno dei punti basilari è la riproducibilità degli esperimenti, ovvero la possibilità che un dato fenomeno possa essere riproposto e studiato in tutti i laboratori del mondo.
Non sempre è possibile riprodurre sperimentalmente delle osservazioni naturali: ad esempio, in alcune scienze come l'astronomiao lameteorologianon è possibile riprodurre molti dei fenomeni osservati, e allora si ricorre ad osservazioni e simulazioni digitali. Un altro esempio è l'evoluzionismodiCharles Darwinche, per essere verificato direttamente, richiederebbe tempi d'osservazione talmente lunghi (milioni di anni) da non essere riproducibili in laboratorio; in questi casi, le verifiche sperimentali si basano sull'analisigenetica, su quella deifossilie su esperimenti con microrganismi i cui cicli riproduttivi sono estremamente brevi.
Contemporaneo di Galilei fuFrancesco Bacone, che appartiene però alla correnteinduttivista, alla quale in seguito aderirà ancheNewton. Bacone tentò di costruire un metodo rigoroso (l'Organum), al quale egli voleva ricondurre ogni descrizione e affermazione sul mondo, e tramite il quale poter evitare queipregiudizi(gliIdòla) che ostacolerebbero una reale percezione dei fenomeni della natura.
ConCartesiosi riaffacciò ilproblema del metodo, originato dal suo proposito di ricondurre la disciplina scientifica sulla strada della "certezza" di fronte alle molteplici possibili e arbitrarie "opinioni" o posizioni filosofiche.Il suometodoconsiste nella scomposizione dei problemi in sottoproblemi più semplici, omettendo le soluzioni complesse, poco evidenti, o non sottoposte al vaglio deldubbio.
Sul finire delSettecentofu fondamentale il contributo diKant(1724-1804): come già per Aristotele e Tommaso (seppur in modi diversi), anche secondo Kant la nostra conoscenza non deriva dall'esperienza, ma èa priori. Kant criticòDavid Hume, secondo cui l'oggettività delle leggi scientifiche (in particolare quella dicausa-effetto) non era valida perché nascerebbe da unistintosoggettivo di abitudine. Kant operò una sorta dirivoluzione copernicanaaffermando che la nostraragionegioca un ruolo fortemente attivo nel metodo conoscitivo; le proposizioni scientifiche in grado di ampliare il nostro sapere sul mondo, infatti, non si limitano a recepire passivamente dei dati, ma sono di naturacriticaededuttiva. Egli le chiamògiudizi sintetici a priori: sintetici perché unificano e sintetizzano lamolteplicitàdelle percezioni derivanti daisensi;a prioriperché non dipendono da queste ultime. NellaDeduzione trascendentaleKant dimostrò che nel nostrointellettoci sono delle categorie che si attivano solo quando ricevono informazioni da elaborare (cioè sonotrascendentali), e giustificano il carattere diuniversalità,necessità, eoggettivitàche diamo allascienza; viceversa, senza queste caratteristiche, non si ha vera conoscenza. Kant può essere fatto rientrare nella corrente filosofica delrealismo, poiché postulava una netta separazione tra soggetto conoscente e oggetto (onoumeno), anche se questa distinzione fu spesso foriera di equivoci.
Nel1866, con la pubblicazione dell'Introduction à l'étude de la médecine expérimentale,Claude Bernardtenta di adottare un metodo, dettosperimentale, nel settore dellamedicina. L'emergere delle scienze umane e sociali a partire dalla fine delsecolo 1800fino alsecolo 1900ha rimesso in discussione questo modello unico del metodo scientifico.
La fiducia nel carattere di certezza della scienza, che era il proposito cartesiano fatto proprio nell'Ottocento dalpositivismo, in particolare daComte,comincerà via via a declinare, specie in seguito ai lavori di Popper per il quale la scienza è sempre congetturale e si può avere certezza solo del falso.
Ai primi delNovecento,Einstein(1879-1955) rivoluzionò il metodo scientifico con un approccio che stupì i contemporanei: egli formulò larelatività generalepartendo non da esperimenti o da osservazioni empiriche, ma basandosi su ragionamentimatematicie analisi razionali compiuti a tavolino. Inizialmente gli scienziati erano scettici, ma le predizioni fatte dalla teoria in effetti non furono smentite dalle misurazioni diArthur Eddingtondurante un'eclissi solarenel1919, che confermarono come laluceemanata da unastellafosse deviata dallagravitàdelSolequando passava vicino ad esso. Einstein disse in proposito:
Larelatività generalefu successivamente sostenuta da applicazioni matematiche che introducevano molte implicazioni nel campo dellafisicama soprattutto in quello dell'astronomia. Essendo la teoria rivoluzionaria, essa è stata sottoposta a numerosi esperimenti e controlli.
Lo stesso criterio è stato più volte adottato nella scoperta di particelle previste teoricamente e successivamente non smentite da vari esperimenti scientifici.
In seguito alle teorie e all'approccio di Einstein, nel tentativo di definire un metodo scientifico valido anche nel campo delle scienze umane, i filosofi hanno cercato nuovi ragionamenti ed un importante contributo è venuto daKarl Popper(1902-1994) e dalla sua pubblicazioneLogica della scoperta scientifica. Rifacendosi aKant, Popper respinse l'approccioinduttivodelpositivismo logico, affermando che un metodo scientifico, per essere tale, deve essere rigorosamentededuttivo, e ribadì come la conoscenza sia un processo essenzialmentecritico.
Aderendo alla corrente delrealismo, Popper accolse dalla tradizionearistotelico-tomistal'ideale della verità come corrispondenza ai fatti. Laverità, secondo Popper, è una, oggettiva e assoluta;ed esiste sempre una proposizione in grado di descriverla.Egli distinse tuttavia tra la possibilità oggettiva di approdarvi (che può avvenire anche per caso), e la consapevolezza soggettiva di possederla, che invece non si ha mai. Noi non possiamo mai avere la certezza di essere nella verità, ma solo nell'errore. L'ideale della corrispondenza ai fatti è però un ideale regolativo che deve sempre guidare lo scienziato, attraverso lo strumento dellalogica formale: ad esempio, due proposizioni in conflitto tra loro non possono essere entrambe vere.
Critiche, più in generale, all'idea che il progresso scientifico si sviluppi realmente secondo un metodo scientifico sono state avanzate daThomas Kuhn, che ritiene che il progresso scientifico sia non lineare e caratterizzato dall'imporsi di nuovi successivi paradigmi che costituiscono una vera e propriarivoluzione scientifica. e; altre critiche sono state mosse daImre Lakatos, che tra l'altro era stato allievo diPopper. Lakatos tuttavia credeva nella scienza e nel progresso scientifico. A livello di indagine sull'unificazione e interdisciplinarità tra le varie branche della fisica, un settore chiave è legato all'indagine dianalisi dimensionalee alsistema internazionale di grandezze.
Le critiche più radicali al metodo scientifico dal punto di vistaepistemologicosono dovute aPaul Feyerabendnel suoContro il metodo, e in altri lavori successivi. Feyerabend sostiene che la scienza non si sarebbe potuta sviluppare se gli scienziati avessero realmente applicato il metodo così come concepito da gran parte dei filosofi della scienza, e porta alcuni esempi di scienziati che hanno sostenuto una teoria contro l'evidenza dei dati sperimentali.
Bertrand Russellnel suo libroL'impulso della scienza sulla società, affronta il tema dello sviluppo che la tecnica scientifica potrà avere in futuro, e in particolare dei pericoli legati alla strumentalizzazione a fini personali che tale scienza potrebbe avere da parte di qualcuno, a fini di controllo.
La ricerca sul metodo scientifico è nata come conseguenza dell'evidente successo, pratico e teorico, ottenuto nei secoli dalla scienza, con la convinzione (o la speranza) che tale successo sia riconducibile all'applicazione, appunto, di un metodo semplice e facilmente esportabile a molte altre discipline, se non a tutte. Da Galileo ad oggi, però, la scienza è evoluta e si è articolata in sempre nuove discipline rendendo difficile definire una precisa metodologia universalmente applicata ed applicabile nei diversi secoli e nelle diverse discipline.
L'espressione "metodo scientifico", inoltre, può essere usata per riferirsi a concetti sensibilmente diversi. In particolare, è possibile distinguere due significati principali, anche se esistono molte sfumature e non è possibile trovare una vera e propria soluzione di continuità fra i due concetti.
Da una parte, si può intendere il metodo scientifico in un senso astratto, come l'insieme dei criteri (teorici ma anche operativi) sulla base dei quali un risultato, teorico o sperimentale, può essere considerato effettivamente scientifico e deve essere accettato come tale dagli altri scienziati e in generale dallo stato (si pensi, per esempio, all'utilizzo di "prove scientifiche" in tribunale). In particolare, si tratterebbe di quei criteri che permetterebbero di distinguere un discorso scientifico da un discorso metafisico, religioso o pseudoscientifico. La questione è altrimenti nota comeproblema della demarcazione.
Dall'altra, il metodo scientifico può riferirsi non alle caratteristiche in base alle quali un certo risultato è considerato scientifico, ma al percorso concretamente seguito per raggiungere il risultato stesso e riferirsi, quindi, più squisitamente alla pratica quotidiana e concreta dello scienziato, o almeno alla pratica adottata dalla comunità scientifica nel suo complesso, nella sua attività di ricerca. Numerosi filosofi o storici della scienza, daWhewell(1794-1866)aFeyerabend(1924-1994), hanno affermato che gli scienziati molto spesso sembrano pervenire alla formulazione di una nuova teoria tramite processi intuitivi che poco o nulla hanno in comune con quello che viene idealmente descritto come metodo scientifico.Charles Sanders Peirce(1839-1914) ha osservato che la formulazione di ipotesi scientifiche avviene spesso tramite un processo logico, chiamatoabduzione, che accelera la ricerca della verità, benché spesso si riveli fallace.
Come si diceva, i due significati non sono completamente avulsi l'uno dall'altro. Si potrebbe sostenere, ad esempio, che se esistono dei criteri di metodo che caratterizzano il discorso scientifico (primo significato) questi dovrebbero per forza essere gli stessi adottati concretamente dagli scienziati nella loro attività quotidiana (secondo significato). D'altra parte è anche vero che il modo di procedere del singolo scienziato può anche essere più o meno fuori da ogni schema (si pensi alle molteplici figure in qualche modo geniali che hanno caratterizzato la storia della scienza e al loro modo di procedere per intuizione e apparentemente senza alcun metodo sistematico), e che a caratterizzare come scientifici i suoi risultati sono dunque criteri in qualche modo indipendenti dalla sua attività di scoperta e ricerca (per esempio lariproducibilitàdei suoi dati sperimentali).
Un'ulteriore difficoltà nasce dalla diversità essenziale fra le molte discipline che ambiscono a considerarsi scientifiche. Ogni disciplina ha le sue caratteristiche peculiari e la sua declinazione specifica del metodo scientifico. In primo luogo occorre distinguere fra le cosiddettescienze dure, per le quali è applicabile in modo evidente il principio dellariproducibilitàdegli esperimenti, e lescienze molli, ad esempio le scienze umanistiche. Lo studio galileiano, per esempio, della caduta dei gravi poteva avvalersi della ripetizione di ogni esperimento e del trattamento statistico dei dati misurati, procedure scarsamente applicabili se non impossibili in discipline che analizzano eventi irripetibili come lacosmologia, lasismologia, ecc. e ancor meno nelle scienze sociali.
Queste ed altre sfumature di significato legate al concetto dimetodo scientificosono il motivo per cui, su tale concetto, si è discusso molto e non esiste (ancora) un accordo generalmente condiviso su una possibiledefinizionedel metodo applicabile a tutte le discipline "scientifiche". Il dibattito è estremamente complesso e coinvolge non solo la pratica scientifica ma anche laspeculazione filosoficaesociologica.
Semplificando si potrebbe dire che gli scienziati di ogni disciplina sono interessati a definire le metodologie applicabili al proprio ambito, indispensabili perché un contributo si possa dire "scientifico" ed essere perciò utilizzato dalla comunità dei pari (per esempio in medicina l'applicazione di sperimentazioni cliniche indoppio cieco).
I filosofi, invece, sono interessati soprattutto a comprendere "il contenuto di verità" delle affermazioni scientifiche. In forte disaccordo, per esempio, con l'idea che si possa attingere con sicurezza il sapere dalla realtà esterna, in maniera induttiva, al riparo dalle deformazioni del nostro pensiero, si schieraPopper, il principale filosofo della scienza del XX secolo, secondo il quale noi possiamo vedere solo ciò che la nostra mente produce: una teoria può essere sottoposta a controlli efficaci e dirsi scientifica solo se formulataa prioriin forma deduttiva. La peculiarità del metodo scientifico consiste nella possibilità di falsificarla, non nella presunzione di "verificarla".
I sociologi e gli storici della scienza studiano la scienza come processo culturale. Diventa allora preminente capire in quale modo evolva il sapere scientifico (per gradi in modo lineare o tramite vere e proprie rivoluzioni scientifiche, come afferma Kuhn) e quali siano i meccanismi sociali tramite i quali una nuova concezione si diffonde e si impone. Secondo Charles Sanders Peirce, ad esempio,  vi sono delle differenze peculiari tra il metodo scientifico ed altri metodi con cui una convinzione si afferma.Egli elenca quattro metodi variamente usati per acquisire e diffondere conoscenze:
L'analisi del processo scientifico tramite le scienze sociali prescinde dal contenuto di verità o meno della scienza e perciò implica metodologicamente e talvolta afferma esplicitamente una concezionerelativisticadel sapere.
Il progresso scientifico presuppone l'esistenza di una comunità che stimola culturalmente la ricerca, ne convalida il metodo e ne recepisce i risultati. L'interazione del ricercatore con la comunità si articola in tre modi principali:
SecondoLee Smolinil progresso scientifico non è legato all'applicazione meccanica di un metodo ma all'esistenza di una comunità di specialisti guidati da principi etici comuni:
Secondo Smolin questi principi sono gli stessi che hanno determinato il successo delle società democratiche.
Le modalità con cui la comunità scientifica organizza la collaborazione fra gli specialisti sono state e sono tuttora oggetto di discussione a diversi livelli in relazione agli interessi e alle preoccupazioni dei diversi attori:
Dagli ultimi anni del secolo XX molti settori disciplinari hanno avviato meccanismi per facilitare la consultazione in internet degli articoli scientifici, mantenendo strumenti direvisione paritaria. Nel XXI secolo, la percezione di un bisogno di maggiore riproducibilità e trasparenza ha portato allo sviluppo di criteri e strumenti per unascienza aperta.
Il Ciclo conoscitivo definisce il percorso (ricorsivo) per raggiungere o consolidare la conoscenza di un determinato argomento. Non c'è accordo universale su quale sia questo percorso, perché la sua definizione dipende anche da che cosa si intenda in generale per conoscenza, e questo costituisce un argomento di discussione dellafilosofia.
In proposito, è particolarmente acceso il dibattito tra deduttivisti e induttivisti. Si cerca ora pertanto di passare in rassegna i due metodi, quelloinduttivoe quellodeduttivo.
Limitandosi al campo delle scienze naturali, fisiche e matematiche, il ciclo conoscitivo induttivo oinduzionedescrive il percorso seguito per arrivare alla stesura di una legge scientifica a partire dall'osservazione di unfenomeno. Si articola nei seguenti passi, ripetuti ciclicamente:
L'osservazioneè il punto di partenza (e di arrivo) del ciclo di acquisizione dellaconoscenzanel senso che costituisce lo stimolo per la ricerca di una legge che governa il fenomeno osservato ed anche la verifica che la legge trovata sia effettivamente sempre rispettata.
Si tratta di identificare le caratteristiche del fenomeno osservato, effettuando delle misurazioni adeguate, con metodi esattamenteriproducibili.
In fisica, infatti, tale parola è spesso usata come sinonimo dimisura.
L'esperimento, dove possibile, è programmato dall'osservatore che perturba il sistema e misura le risposte alle perturbazioni.
Esistono tecniche di programmazione sperimentale, che consentono di porsi nelle condizioni migliori per perturbare in maniera minimale, ma significativa, al fine di osservare le risposte nel migliore dei modi.
L'analisi dellacorrelazionefra le misure, che si colloca nel ciclo immediatamente dopo la fase di osservazione, costituisce la parte iniziale del patrimonio tecnico-scientifico utilizzabile per la costruzione delmodello.
Il dato grezzo, che è costituito in genere da tabelle di misure, può veniremanipolatoin vari modi, dalla costruzione di un grafico alla trasformazione logaritmica, dal calcolo dellamediaallainterpolazionetra i punti sperimentali, utilizzando i metodi dellastatistica descrittiva.
Bisogna prestare attenzione nella scelta del tipo difunzioneche correla i dati perché, citandoRescigno, le modulazioni dei dati ne cambiano il contenuto informativo. Infatti, se le manipolazioni mettono in evidenza alcune informazioni contenute nei dati, possono eliminarne altre. Quindi il contenuto informativo può diventareinferiorea quello dei dati originali.
Per facilitare il compito di scrivere la legge che esprime l'andamento di un certo fenomeno, si costruisce mentalmente unmodellofisico, con elementi di cui si conosce il funzionamento, e che si suppone possa rappresentare il comportamento complessivo del fenomeno studiato.
Va notato che spesso un medesimo fenomeno può venire descritto con modelli fisici, e quindi anche con modelli matematici, diversi. Ad esempio igaspossono essere considerati come fluidi comprimibili oppure come un insieme dimolecole. Le molecole possono essere pensate come puntiformi oppure dotate di una struttura; fra di loro interagenti oppure non interagenti: tutti modelli diversi. Ancora, lalucepuò venire considerata un fenomeno ondulatorio oppure un flusso di particelle e così via.
L'empirismoradicale sostiene che non è possibile avanzare oltre la conoscenza contenuta nei dati grezzi e quindi rifiuta il fatto che laconoscenza induttiva, sulla quale si fondanoleggi empirichee modelli, costituisca nuova conoscenza.
Viceversa, la posizionerealistaè molto più flessibile e consente di parlare anche diconcettinon direttamente osservabili, come laforza di attrazione gravitazionaleo ilcampo elettromagnetico, la cui conoscenza è resa possibile adattando opportuni modelli all'osservazione degli effetti di tali entità e utilizzando a fondo le possibilità dell'induzione.
Ilmodello matematicosi colloca al massimo livello diastrazionenel ciclo conoscitivo: la parte del ciclo che si occupa dei modelli è il dominio delle scienze teoriche.
In generale un modello matematico è costituito da più elementi concatenati, ognuno dei quali è descritto da un'equazionee caratterizzato daiparametriche entrano in tale equazione.
Il modello deve essere validato con una fase di verifica attraverso un numero adeguato di dati sperimentali. Esso si diceidentificabileappunto se è possibile determinare tutti i parametri delle equazioni che lo descrivono.
Una volta che il ciclo conoscitivo è completo si può iniziare ad approntare unateoriache comprenda il fenomeno osservato. Lo studio sistematico della teoria può mettere in luce nuove possibili osservazioni e predire il risultato delle corrispondenti misure. Se il risultato è positivo la teoria risulta confermata, se negativo occorre avviare un nuovo ciclo induttivo.
Il filosofo e logico ingleseBertrand Russell(1872-1970) sollevò un importante problema riguardo a quello che venne considerato, fin dai tempi diBacone, il modo di fare scienza: il metodo dell'induzione. Secondo questa metodologia, la scienza si baserebbe sulla raccolta di osservazioni riguardo ad un certo fenomeno X, da cui trarre una legge generale che permetta di prevedere una futura manifestazione di X. Ciò che Russell osservò, con classicohumouringlese, è che anche il tacchino americano, che il contadino nutre con regolarità tutti i giorni, può arrivare a prevedere che anche domani sarà nutrito... ma "domani" è ilgiorno del Ringraziamentoe l'unico che mangerà sarà l'allevatore (a spese del tacchino)! Questa fu la celebre obiezione deltacchino induttivista.
Detto in maniera sintetica, l'induzione non ha consistenza logica perché non si può formulare una legge universale sulla base di singoli casi; ad esempio, l'osservazione di uno o più cigni dal colore bianco non autorizza a dire che tutti i cigni sono bianchi; esistono infatti anche dei cigni di colore nero.
Una problematica analoga venne sollevata dal già citatoKarl Raimund Popper, il quale osservò che nella scienza non basta "osservare": bisogna saper anchecosaosservare. L'osservazione non è mai neutra ma è sempre intrisa di teoria, di quella teoria che, appunto, si vorrebbe mettere alla prova.
Secondo Popper, la teoria precede sempre l'osservazione: anche in ogni approccio presunto "empirico", la mente umana tendeinconsciamentea sovrapporre i propri schemi mentali, con le proprie categorizzazioni, alla realtà osservata.
Karl Popperha quindi elaborato una definizione di metodo scientifico deduttivo basata sul criterio difalsificabilità, anziché su quello induttivo diverificabilità.
Gliesperimentiempirici non possono mai, per Popper, "verificare" unateoria, possono invece smentirla. Il fatto che una previsione formulata da un'ipotesi si sia realmente verificata, non vuol dire che essa si verificherà sempre. Perché l'induzionesia valida occorrerebbero cioè infiniti casi empirici che la confermino; poiché questo è oggettivamente impossibile, ogni teoria scientifica non può che restare nellostatusdicongettura.
Se tuttavia una tale ipotesi resiste ai tentativi di confutarla per viadeduttivatramite esperimenti, noi possiamo (pur provvisoriamente) ritenerla più valida di un'altra che viceversa non abbia retto alla prova dei fatti. La sperimentazione, dunque, svolge una funzione importante ma unicamentenegativa; non potrà mai dare certezze positive, cioè non potrà rivelare se una tesi è vera, può dire solo se è falsa.
E siccome ciò che noi chiamiamo "osservazione" è già in realtà una sorta di "pregiudizio", secondo Popper la formulazione di una teoria scientifica non deriva necessariamente dall'osservazione o descrizione di un dato fenomeno, poiché non c'è un nessocausaletra la percezionesensorialee le idee dellaragione. La genesi di una teoria non ha importanza: essa scaturisce dalle nostreintuizioni, e può avvenire anche insogno.Mentre l'osservazione, che pure rimane fondamentale, di per sé non offre né costruisce teorie: essa deve avvenire in un momento successivo a quello della formulazione, e serve non a confermare ma a demolire.
Per il metodo popperiano, quindi, ciò che conta di una teoria scientifica non è la sua genesi soggettiva, ma il fatto che essa sia espressa in forma criticabile e falsificabile sul piano oggettivo.
Il criterio difalsificabilitàfu suggerito a Popper dall'audacia dellateoria della relativitàdiAlbert Einsteinche fu elaborata esclusivamente sulla base di esperimenti mentali e calcoli compiuti a tavolino (o come disse lui stesso per «un puro gioco inventivo»),con cui il genio tedesco osò sfidare le teorie preesistenti, e persino l'evidenza del senso comune.Popper ne dedusse che una teoria è tanto più scientifica quanto meno teme la falsificazione, ma anzi accetta di misurarsi con essa. Quanto più una teoria sembri a prima vista facilmente falsificabile, tanto più essa rivela la propria forza e coerenza se regge alla prova dei fatti.
La preoccupazione metodologica scientifica è quella di rispettare una serie di regole imposte dal pensiero logico al fine di salvaguardare la realtà e l'obiettività dei fenomeni studiati.
Le scienze naturali, dette anche scienze empiriche per il loro carattere sperimentale, sono una forma di conoscenza basata su due elementi fondamentali, l'oggetto di studio ed il metodo impiegato.
Questa conoscenza è un sapere empirico, cioè fondato sull'esperienza, descrittivo ed esplicativo, di osservazioni singole e limitate che possono essere sia ripetute che generalizzate.
L'oggetto di studio della scienza è larealtàsensibile, vale a dire ilmondoche ci circonda nei suoi diversi aspetti e ciò che rende ammissibile l'introduzione di un ente nel discorso scientifico, è la sua osservabilità di principio, cioè di registrare mediante strumenti di varia natura l'esistenza di un dato oggetto o di un fenomeno e di descriverli.
Il metodo sperimentale, detto anche galileiano o ipotetico-deduttivo, è una procedura conoscitiva articolata in diverse proposizioni, chiamate ragionamento sperimentale. Esso si basa sull'idea che la teoria si costruisce all'inizio, non alla fine.
Per eseguire osservazioni scientifiche che abbiano carattere di oggettività, è necessario applicare le seguenti regole, proprie delmetodo deduttivo:
Dunque le basi della scienza sono quelle osservazioni di fenomeni naturali che chiunque può ripetere, da qui la preoccupazione di una descrizione dei fenomeni e delle conclusioni in termini selezionati, rigorosi e univoci, in modo che ognuno possa esattamente comunicare ciò che pensa.
Esempi di metodologia scientifica sono: