Qual o objetivo da ciência?

Qual o objetivo da ciência? Muitos responderão que é a aquisição que sempre tem a tendência de aumentar o nosso entendimento, compreensão e esclarecimento do mundo.

Ciência, segundo a maioria, além de ter inicialmente a propriedade de descrição dos eventos ou fenômenos a serem julgados e analisados, tem pelo menos dois objetivos principais: a previsão (interpretada amplamente o suficiente para incluir a inferência do observado ao não observado, independentemente das relações temporais) e explicação (em muitos casos, para explicar um fato é identificar sua causa). O primeiro deles fornece conhecimento do que acontece; o segundo é suposto fornecer conhecimento de por que as coisas acontecem como elas são¹. Com isso, estamos preocupados como é a investigação científica, para chegar a um corpo de conhecimento empírico objetivamente testável e bem suportado pela evidência ².

E como obtemos esse conhecimento³? Umas das primeiras imagens que devem vir na memória de muitos, é o famoso, e altamente discutido em livros-texto de introdução de ciências, “método científico”. Seria um protocolo ou manual, em que se o seguirmos estamos sendo “bons” cientistas”. Porém, realmente essa descrição é correta ou adequada?

Podemos obter essa resposta, vamos considerar o que a filosofia, mais especificamente, a filosofia da ciência, pode nos dizer de como e de que maneira podemos obter essa resposta. "Filosofia da ciência" é o nome dado a esse ramo da filosofia que reflete e analisa criticamente a ciência. Como disciplina, tenta compreender os objetivos e métodos da ciência, juntamente com seus princípios, práticas e conquistas.

A filosofia da ciência aborda algumas das seguintes questões⁴:

• É possível dar uma descrição geral da metodologia científica, ou existem diferentes métodos e formas de explicação para vários ramos da ciência?
• Como as ciências físicas, biológicas e sociais diferem umas das outras?

O que a filosofia da ciência nos aponta é que o problema do método científico é que ele não abrange toda a ciência. Em resumo, a ciência pode ser feita dessa maneira, mas não precisa ser. Podemos começar essa discussão constatando que ciência não começa com proposições de observação, porque algum tipo de teoria as precede. As proposições de observação não constituem uma base firme na qual o conhecimento científico pode ser fundamentado porque são sujeitas a falhas.

Como exemplo, veremos a posição de um dos maiores divulgadores dessa “visão recebida⁵” da ciência, que é o Bill Nye "The Science Guy". Não há dúvida de que ele é extremamente inteligente. Mas parece que, quando se trata de filosofia, e, particularmente a questão da observação, ele está completamente no escuro. O educador americano de ciências e personalidade da TV aparece em um vídeo publicado no Youtube⁶, no qual respondeu a uma pergunta de uma estudante de graduação de filosofia sobre se a filosofia é um "assunto sem sentido".

Umas das questões levantadas por Nye é a seguinte: "Se você soltar um martelo no pé, é real?", ele pergunta. "Ou é apenas a sua imaginação?" Então, ele sugere que o jovem estudante de filosofia explore a questão deixando cair um martelo em seu próprio pé. O ceticismo de Nye é uma resposta vazia à questão de saber se podemos confiar em nossos sentidos. A confiança de Nye de que o que sentimos ou vemos é "autêntico" é particularmente estranho, proveniente de um cientista, uma vez que várias descobertas científicas avançadas, de fato, contradizem a informação que recebemos de nossos sentidos.

Um exemplo muito simples, sobre a ilusão dos nossos sentidos é o fenômeno da observação da lua. Quando é alto no céu, a lua parece muito menor do que quando é baixa no horizonte. Isso é uma ilusão. A lua não muda de tamanho nem a distância da terra altera durante as poucas horas que leva para que sua posição relativa seja submetida à mudança necessária. No entanto, não temos que colocar nossa confiança em julgamentos subjetivos sobre o tamanho da lua. Podemos, por exemplo, montar um tubo de observação equipado com fios transversais de tal forma que sua orientação possa ser lida em uma escala. O ângulo subtendido pela lua no local de observação pode ser determinado alinhando os fios transversais com cada lado da lua por sua vez e observando a diferença nas leituras de escala correspondentes. Isso pode ser feito quando a lua está alta no céu e repetida quando está perto do horizonte. O fato de que o tamanho aparente da lua permaneceu inalterada reflete-se no fato de que não há variação significativa nas diferenças entre as leituras de escala nos dois casos.⁷ Então o primeiro passo do “método”, não procede de forma tão simples quando pensávamos.  Interpretar é pensar, é está fazendo algo.

Um outro exemplo dessa problemática de se seguir agora com a questão temporal, e.g., é necessário que se tenha uma observação para depois ter uma pergunta. Em 1928, Alexander Fleming acidentalmente deixou uma cobertura de uma placa de Petri usada para cultivar bactérias. A placa estava contaminada por um molde que continha penicilina⁹. Neste caso, não houve problema ou pergunta para começar. Foi um acidente. Com isso, temos um contra-exemplo clássico colocando uma séria dificuldade a esse método.

No segundo passo (da “condução de pesquisa” até a formação de uma “conclusão”), que podem ser agrupados em um único evento, é o chamado modelo de confirmação hipotético-dedutivo. É um modelo normativo para orientar os cientistas na concepção e execução de suas pesquisas. O método H-D às vezes é oferecido como “o” método de referência da inferência¹⁰ científica.

Daremos então um exemplo do funcionamento desse modelo hipotético-dedutivo:

Suponha que o seu reprodutor de música portátil não ligue. Você pode então considerar a hipótese de que talvez as baterias estejam mortas. Então você decide testar se isso é verdade.

     Dada essa hipótese, você prevê que o tocador de música deve funcionar corretamente se você substituir as pilhas por novas.

     Então, você procede para substituir as pilhas, que é o "experimento" para testar a previsão.

     Se o reprodutor de música funcionar novamente, sua hipótese é confirmada, e então você joga fora as pilhas antigas. Se o reprodutor de música ainda não funcionar, então a previsão é falsa e a hipótese é refutada. Então, você pode rejeitar sua hipótese original e apresentar uma alternativa para testar, e.g., as baterias estão funcionando, mas seu reprodutor de música está quebrado.

Para que esse teste tenha seu resultado devidamente falseado, devemos primeiro tomar como verdadeiro uma outra hipótese. A ideia que a teoria do funcionamento da química das pilhas, que é um dispositivo em que ocorre uma reação espontânea de oxidorredução que gera corrente elétrica¹⁰, que, por sua vez, é aproveitada para fazer o reprodutor de música funcionar, está correta.

Com isso, o retrato mais completo do “método científico” seria o seguinte:

H (hipótese de teste)               Se o aparelho funcionar com pilhas novas, o aparelho está quebrado

A (hipóteses auxiliares)           A teoria eletroquímica das pilhas está correta

O (previsão observacional)     A hipótese é falsa, as pilhas funcionam, o aparelho está quebrado

______________________

I (condições iniciais)              O aparelho não funcionou com pilhas novas                                   

Assim, se o teste mostra a hipótese de que as pilhas que não funcionam como falso, podemos inferir apenas que a hipótese ou uma das hipóteses auxiliares incluídas nessa inferência deve ser falsa. Portanto, o teste não fornece motivos definitivos para rejeitar a hipótese. Mesmo o teste mais cuidadoso e extenso não pode refutar uma das duas hipóteses nem provar o outro: assim, estritamente interpretado, uma experiência crucial é impossível na ciência¹¹.

Então, quando uma teoria faz uma predição falsa, às vezes pode ser difícil saber se devemos rejeitá-la ou se há algo de errado com as hipóteses auxiliares. Para ilustrar essa tese, mais um exemplo:

Antes da descoberta do planeta Netuno, descobriu-se que Urano se movia em uma órbita que diferia da órbita predita com base na teoria de Newton, e nas condições iniciais envolvendo os corpos conhecidos no sistema solar. Em vez de rejeitar a teoria de Newton, Adams e Leverrier postularam a existência do planeta Netuno para explicar as perturbações de Urano. Netuno foi posteriormente descoberto por observação telescópica. As condições iniciais revisadas, incorporando fatos sobre Netuno, possibilitaram a dedução da órbita correta de Urano.

As tentativas recentes de apresentar o método hipotético-dedutivo é uma descrição simplificada do raciocínio científico. Uma outra problemática, é tomada a partir do seguinte exemplo: Suponha que queremos verificar se doses maciças de vitamina C tendem a diminuir a duração dos resfriados. Se esta hipótese estiver correta, a probabilidade de recuperação rápida é aumentada para as pessoas que tomam o medicamento. (Este é um exemplo fictício, a questão genuína é se a vitamina C diminui a frequência de resfriados). Podemos realizar uma experiência controlada do tipo duplo cego. No entanto, não podemos deduzir que a duração média dos resfriados entre as pessoas que tomam o medicamento será menor do que a média para aqueles no grupo de controle. Só podemos concluir que, se a hipótese for verdadeira, é provável que a duração média no grupo experimental seja menor do que no grupo controle.

Mas “provável”, não faz parte da lógica dedutiva, pois até agora, vimos que o que temos a partir dessas inferências são premissas (evidencias) que suportam nossas conclusões (a hipótese X está confirmada ou refutada). Então, um argumento é simplesmente um conjunto de declarações, uma das quais é apontada como a conclusão do argumento. Os demais membros do conjunto são premissas. Pode haver uma ou mais premissas; não é necessário um número fixo de premissas. As premissas fornecem suporte para a conclusão.

Todos os argumentos logicamente¹² corretos se dividem em dois tipos, dedutivos e indutivos, e esses tipos diferem fundamentalmente um do outro. Existem formas logicamente corretas e incorretas de cada um. Aqui estão exemplos corretos.

A] Dedutivo: todo mamífero tem um coração.

Todos os cavalos são mamíferos.

∴ Todo cavalo tem um coração.

B] Indutivo: todo cavalo que já tenha sido observado teve um coração.

∴ Todo cavalo tem um coração.

Existem certas características fundamentais que distinguem os argumentos dedutivos e indutivos. Mencionaremos dois primários.

INDUTIVO                                                               

    Se todas as premissas forem verdadeiras, a conclusão deve ser verdadeira.

    Toda a informação ou conteúdo factual na conclusão já estava contido, pelo menos implicitamente, nas premissas.

DEDUTIVO

     Se todas as premissas forem verdadeiras, a conclusão provavelmente é verdadeira, mas não necessariamente verdadeira.

     A conclusão contém informações não presentes, mesmo implicitamente, nas premissas. E não há uma probabilidade desse evento acontecer, se a partir das premissas temos uma conclusão válida, não possuímos aqui uma atividade de risco (que caracteriza a indução), como mostrado no exemplo da administração de vitamina C e a tendência de diminuir a duração dos resfriados, pois estamos lidando com chances ou probabilidades.

Uma outra problemática é a questão do teste¹⁴ e predição desse “método”. Muitos processos cruciais ocorreram no passado e são difíceis (ou impossíveis!) de testar no presente. Se o processo de teste de hipóteses não eliminar a maioria dos preconceitos pessoais e culturais da comunidade de investigadores, hipóteses falsas podem sobreviver ao processo de teste e depois ser aceitas como descrições corretas da forma como o mundo funciona. Isso aconteceu no passado, e acontece hoje.

A pesquisa experimental clássica do “método” envolve fazer previsões e testá-las (como mostrado no nosso exemplo do aparelho de música e as pilhas), idealmente, em configurações laboratoriais controladas. Em contraste, a pesquisa histórica envolve a explicação de fenômenos observáveis em termos de causas não observáveis que não podem ser totalmente replicadas em um laboratório. Nas ciências históricas, a casualidade está escondida de nós, pois somos incapazes de testemunhar e registrar eventos históricos, tudo o que temos acesso são traços, isto é, efeitos causais presentes dos eventos nos quais estamos interessados. A ciência histórica é incrivelmente limitada ao abordar explicitamente a questão de como podemos inferir explicações históricas causais.

“Cientistas históricos estão em uma situação epistêmica muito diferente porque eles não podem realizar experimentos controlados em suas hipóteses alvo, e ... são confrontados com um enorme número de suposições auxiliares dada a extensão e complexidade do tempo envolvido.¹⁵”A explicação, em oposição à predição, desempenha o papel central na aceitação e rejeição de hipóteses na ciência histórica. A maioria das explicações históricas apela às relações causais, ao contrário das relações lógicas de dedutibilidade.

Um exemplo de área em que não é possível usar a predição no esquema usual do “método científico” é a biologia evolutiva. Ao tentar entender como e por que a diversificação evolutiva ocorreu, estamos presos ao estudar um fenômeno que ocorreu em grandes escalas espaciais ao longo de milhares de milhões de anos. Por esta razão, a biologia evolutiva é mais parecida com uma ciência-história - social - do que com as ciências laboratoriais como a química¹⁶.

E uma última observação filosófica sobre o último passo sobre a decisão de aceite ou não das hipóteses, ou seja, das mudanças científicas. Existem mudanças na teoria, tecnologia, metodologia, dados, estruturas institucionais e sociais, e assim por diante. Umas das ideias mais influentes de como essa decisão se daria, de acordo com essa visão recebida do “método científico”, é a de Popper¹⁷, que em linhas gerais se caracteriza por: (1) se uma teoria é científica, então ela faz afirmações ou previsões que podem ser mostradas falsas; (2) uma teoria que justifica apenas a confirmação (e ignora falsas provas) não pode ser demonstrada como falsa; com isso, uma teoria pode ser somente corroborada¹⁸; (3) uma teoria que só pode ser confirmada e não falsificada não é científica, mas pseudocientífica.

Portanto, uma instância de uma observação negativa (enunciado singular), já seria o suficiente para a mudança científica. Essas mudanças seriam cumulativas, e a ciência avançaria por conjecturas (de novas hipóteses) e refutações (instâncias de falseamento ou corroboração de hipóteses). Um eminente filósofo da ciência inglês, Thomas Kuhn¹⁸, desafiou a forma como filósofos, historiadores, sociólogos e cientistas pensaram em mudanças científicas. A tese de Kuhn¹⁹, de que muitos dos fatores envolvidos na decisão de uma comunidade científica de aceitar ou rejeitar uma hipótese são baseados em considerações sociológicas e psicológicas. Isso levou a questões filosóficas sobre a aparente “racionalidade” dos cientistas.

Depois dessa breve e incompleta análise do “método científico” do ponto de vista filosófico, pudemos ver as várias formas como o que os cientistas elaboram suas ideias e seus problemas, que são vários e muito mais intrincados do que uma análise superficial e pouco crítica poderia oferecer. Com esses simples exemplos, e algumas teses filosóficas, pudemos ver que todos os passos desse “método” nos fornecem uma leitura que é, no melhor, incompleta e muito simplificada, e de certa forma caricata, de como a ciência funciona. Aqui está a problemática em ser, algo que chamo de empirista²⁰ ingênuo.

A noção de um único método científico é tão penetrante que muitos estudantes devem ficar desapontados quando descobrem que os cientistas não possuem uma cópia emoldurada das etapas do método científico postado acima de cada banco de trabalho de laboratório. Uma inspeção próxima revelará que os cientistas se aproximam e resolvem problemas com imaginação, criatividade, conhecimento prévio e perseverança. Estes, é claro, são os mesmos métodos usados por todos os solucionadores de problemas efetivos. A lição a ser aprendida é que a ciência não é diferente de outros empreendimentos humanos quando os enigmas são investigados. Felizmente, esse é um mito que eventualmente pode ser deslocado, pois muitos textos mais recentes estão abandonando ou aumentando a lista em favor das discussões de métodos de ciência¹³.

¹ Salmon, W. 1998. Causality and Explanation. Oxford: Oxford University Press.

² Hempel, C. 1965. Aspects of Scientific Explanation. New York: The Free Press.

³ Isso é o que, na linguagem dos filósofos, adentra os problemas da epistemologia, que é “A teoria do conhecimento ou epistemologia é aquela parte da filosofia preocupada com a natureza, as fontes e a justificação do conhecimento. Assim, os filósofos falam de problemas "epistemológicos", teorias e assim por diante.” Ladyman, J. 2002. Understanding philosophy of science. London: Routledge.

⁴ Salmon, J.  (ed.) 1992. Introduction to the philosophy of science.  New Jersey: Prentice Hall.

⁵ Indo nesse mesmo caminho o astrofísico Neil DeGrasse Tyson afirmou (http://www.huffingtonpost.com/massimo-pigliucci/neil-degrasse-tyson-and-the-value-of-philosophy_b_5330216.html)  que a filosofia não é "um contribuinte produtivo para a nossa compreensão do mundo natural"; enquanto o físico teórico Stephen Hawking declarou que (http://www.telegraph.co.uk/technology/google/8520033/Stephen-Hawking-tells-Google-philosophy-is-dead.html) "a filosofia está morta".

⁶ https://www.youtube.com/watch?v=ROe28Ma_tYM

⁷ Chalmers, A. 1999. What Is This Thing Called Science? Hackett Publishing: Company, Cambridge, quarta edição.

⁸ Hanson, N. 1969. Perception and Discovery. San Francisco: Freeman. Figuras de Philosophical Investigations por Wittgenstein, 1953.

⁹ http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/biologia/a-descoberta-penicilina.htm

¹⁰ http://brasilescola.uol.com.br/quimica/pilhas.htm

¹¹ Este é o famoso veredito do físico e historiador francês Pierre Duhem do seu livro, The Aim and Structure of Physical Theory, (Princeton: Princeton University Press, 1954), originalmente publicado em 1905.

 ¹² “Quando as pessoas fazem declarações, podem oferecer evidências para apoiá-las ou não podem. Uma declaração que é suportada pela evidência é a conclusão de um argumento, e a lógica fornece ferramentas para a análise de argumentos. A análise lógica está preocupada com a relação entre uma conclusão e a evidência fornecida para apoiá-la. Quando as pessoas argumentam, eles fazem inferências. Essas inferências podem ser transformadas em argumentos, e as ferramentas da lógica podem então ser aplicadas aos argumentos resultantes. Desta forma, as inferências de que se originam podem ser avaliadas. A lógica trata de argumentos e inferências. Um dos seus principais propósitos é fornecer métodos para distinguir aqueles que são logicamente corretos daqueles que não são. ” Salmon, W. 1984. Logic, Prentice Hall.

¹³ É importante apontar que se uma hipótese não é testável pelo menos em princípio, em outras palavras, se não tiver implicações de teste, então não pode ser propositalmente proposto ou entretido como uma hipótese ou teoria científica, pois nenhuma descoberta empírica concebível pode entrar em acordo ou conflito com ele.

¹⁴ Cleland, C. 2001. "Historical science, experimental science, and the scientific method" Geology, 29(11):987-990.

¹⁵ Losos, J. B. 2009. Lizards in an Evolutionary Tree: Ecology and Adaptive Radiation of Anoles, University of California Press.

¹⁶ Corroboração: termo técnico introduzido por Popper para distinguir sua visão dos indutivistas que pensam que a evidência pode confirmar uma hipótese. Corroborada é uma hipótese que (1) ainda não foi refutada e (2) resistiu a testes severos (ou seja, tentativas de refutação). Para Popper, as hipóteses nunca são confirmadas pela evidência. Se as observações não falsificam uma hipótese, a hipótese não se torna provável. Isso fica corroborado. Mas o conceito de corroboração não pode explicar por que é racional que os cientistas baseiem suas previsões futuras na melhor teoria corroborada. Para fazer isso, é inevitável que eles aceitem algum tipo de princípio de indução. Psillos, S. 2007. Philosophy of Science A-Z. Edinburgh: University of Edinburgh Press.

¹⁷ Popper, K. 1968. The logic of scientific discovery. Harper and Row, New York. 544 p.

¹⁸ Kuhn, T. 1970. The Structure of Scientific Revolutions. Chicago: University of Chicago Press.

¹⁹ A teoria da ciência de Kuhn deve ser vista como o resultado de duas teses: (1) uma reflexão sobre a prática científica real, bem como o desenvolvimento histórico real e a sucessão de teorias científicas; E (2) uma reação contrária ao que foi percebido como a empirista lógica dominante e as imagens de Popperiana do crescimento científico: um processo progressivo e cumulativo que é regido por regras específicas quanto à forma como a evidência se relaciona com a teoria. Segundo Kuhn, o surgimento de uma disciplina científica é caracterizada pela adoção por uma comunidade de um paradigma. Um longo período de ciência normal emerge, em que os cientistas tentam se candidatar, desenvolver e explorar o paradigma. Durante a ciência normal, o paradigma não está sujeito a teste ou escrutínio. É desenvolvido por meio de uma atividade semelhante à resolução de quebra-cabeças, na medida em que os cientistas seguem as regras (ou os exemplares concretos) estabelecidos pelo paradigma para (1) caracterizar quais problemas são solucionáveis e (2) resolvê-los. Psillos, S. 2007. Philosophy of Science A-Z. Edinburgh: University of Edinburgh Press.

²⁰ O Empirismo sustenta que o conhecimento se baseia e se adquire  através do que se apreende pelos sentidos. Admite-se, além dos sentidos “externos” (visão, audição, tato, olfato e paladar) a participação de um sentido “interno” (introspecção), que nos informa acerca de nossos sentimentos, estados de consciência e memória. Essa ideia se contrasta com o do Racionalismo, que mantém que as fontes do verdadeiro conhecimento encontram-se não na experiência, mas na razão. Retirado e modificado de: http://www.unicamp.br/~chibeni/textosdidaticos/textosdidaticos.htm

²¹ McComas, W. “The principal elements of the nature of science: Dispelling the myths.” The nature of science in science education. Springer Netherlands, 2002. 53-70.