Il metodo scientifico nell’osservazione dei fenomeni naturali
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 la realtà sensibile, vale a dire il mondo che 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 galileano o ipotetico-deduttivo, è una procedura conoscitiva articolata in diverse proposizioni, chiamate ragionamento sperimentale.
Per eseguire osservazioni scientifiche che abbiano carattere di verità universale, è necessario applicare le seguenti regole:
osservare e descrivere un dato fenomeno
formulare un'ipotesi che lo possa spiegare in un quadro teorico
integrare eventualmente la teoria con una o più ipotesi aggiuntive
verificare in modo sperimentale le conseguenze dell’ipotesi attraverso l’elaborazione di un modello (che è una costruzione ideale delle conseguenze dell’ipotesi)
concludere (valutare): confermare o confutare l'ipotesi iniziale
Dire che i dati osservativi sono conseguenza di un’ipotesi, o scaturiscono da essa, equivale a dire che essi possono essere dedotti dall’ipotesi teorica stessa. Da quest’ultima, allora sarà possibile derivare deduttivamente, facendo agire il medesimo modello, ulteriori conoscenze relative al fenomeno indagato. E, in base al principio di regolarità e uniformità prevedere lo svolgersi degli eventi naturali. In ragione di ciò il metodo galileiano è detto ipotetico-deduttivo.
Quando le conseguenze confermano le ipotesi, si parla di oggettività delle osservazioni e si costruisce una legge; da un insieme di leggi, si costruisce una teoria.
Esempi di metodologia scientifica sono:
le sperimentazioni per dimostrare la natura elettromagnetica e corpuscolare della luce
le procedure di Pasteur per dimostrare la teoria dei germi .
Evoluzione dell'approccio al metodo scientifico
Col procedere della scienza moderna nella ricerca fisica della struttura della materia, le basi metodologiche del procedere scientifico sono state modificate da parte dei fisici stessi, giungendo ad un approccio che si avvicina ancor più al comportamento reale degli eventi.
Si prenda ad esempio il caso dello studio delle particelle che manifestano la dualità onda-corpuscolo: non è possibile misurarne in modo preciso contemporaneamente la posizione e la velocità per il Principio di indeterminazione di Heisenberg. Ad un elettrone, viene così associata una funzione d'onda che definisce le proprietà in termini probabilistici.
In biologia e medicina la massima parte delle leggi è di tipo probabilistico e non può essere espressa con una formula matematica. Quindi, per riconoscere la scientificità di un discorso medico, si ricorre ad un controllo empirico basato sulla ripetibilità, statisticamente significativa, delle osservazioni da parte di altri ricercatori.
Quando poi l'ente oggetto di ricerca è il pensiero stesso, le ipotesi metodologiche sono definite dalla psicologia, cercando di rispettare i canoni accettati dalla scienza moderna per farla rientrare nel campo di studio delle scienze naturali. Bisogna notare qui, oltre allo sforzo di un rigore scientifico, la ricerca di una metodologia di studio che rispetti sia il metodo sperimentale che l'oggettività delle osservazioni e delle asserzioni teoriche, che il rigore semantico e la ripetibilità statisticamente significativa delle osservazioni.
La consuetudine scientifica
Gli scienziati utilizzano il "modello" per fare delle previsioni verificabili mediante esperimenti ed osservazioni o un'"ipotesi" quando non vi è ancora un supporto sostenuto da regole ed esperimenti. Si passa poi alla "teorie" quando si possiedono solide prove e verifiche sperimentali. Così nella teoria dell'evoluzione, elettromagnetismo e relatività, l'intero impianto scientifico è supportato da valide prove sostenibili. Avviene tuttavia che in circostanze particolari la presenza di piccole contraddizioni osservative, possa determinare future correzioni o persino "rivoluzioni" scientifiche, all'interno di una teoria. L'esempio è quello della velocità della luce, per la teoria della relatività essa è definita un limite invalicabile, eppure esistono circostanze particolari che consentono il suo superamento. Tale circostanza determina contraddizioni ed implicazioni scientifiche importanti, come lo sviluppo di nuove teorie che cercano di spiegare le evidenze osservative.
Un esempio è quello della teoria delle stringhe, il quale sembra essere un modello promettente, ma che ancora non è sostenuto da evidenze empiriche che possano dargli una precedenza su analoghi modelli in competizione. Sicché pur nell'imperfezione dei modelli in uso, viene mantenuto l'intero impianto scientifico sino a quando una nuova teoria non possa del tutto spiegare le anomalie di quella precedente.
Nel recente passato si ha un esempio con l'Elettrodinamica quantistica, la quale ha soppiantato completamente il precedente modello interpretativo tramite la fisica Newtoniana.
Il procedimento ipotetico si può chiamare anche abduzione
La parola abduzione è stata indicata per la prima volta sotto questo nome dal filosofo statunitense Charles Sanders Peirce. Il termine sta a significare una forma di ragionamento o sillogismo la cui conclusione risulti probabile o verosimile. Nella sua concezione della logica della scoperta scientifica, l'abduzione è "...il primo passo del ragionamento scientifico." (Collected papers, 7.218)
Secondo Peirce il pensiero umano ha tre possibilità di creare inferenze, ovvero tre modi diversi di ragionameto. Questi tre modi sono:- Il ragionamento deduttivo- Il ragionamento induttivo- il ragionamento abduttivo
Le differenze tra abduzione, induzione e deduzione possono essere così riassunte:
Deduzione
Regola Tutti i fagioli di questo sacchetto sono bianchi
Caso Questi fagioli vengono da questo sacchetto
Risultato Questi fagioli sono bianchi
Induzione
Caso Questi fagioli vengono da questo sacchetto
Risultato Questi fagioli sono bianchi
Regola Tutti i fagioli di questo sacchetto sono bianchi
Abduzione
Regola Tutti i fagioli di questo sacchetto sono bianchi
Risultato Questi fagioli sono bianchi
Caso Questi fagioli vengono da questo sacchetto
Nella deduzione la conclusione scaturisce in modo automatico dalle premesse: date la regola e il caso, il risultato non può essere diverso e rappresenta semplicemente il rendere esplicito ciò che era già implicito nelle premesse. L'induzione consente invece di ipotizzare una regola a partire da un caso e da un risultato: essa si basa sull'assunzione che determinate regolarità osservate in un fenomeno continueranno a manifestarsi nella stessa forma anche in futuro. A differenza della deduzione, e come la stessa abduzione, l'induzione non è logicamente valida senza conferme esterne (nell'esempio di cui sopra, basterebbe un solo fagiolo nero nel sacchetto a invalidare la regola).
Osservando quello che per il filosofo americano è "un fatto sorprendente" (abbiamo dei fagioli bianchi) e avendo a disposizione una regola in grado di spiegarlo (sappiamo che tutti i fagioli di questo sacchetto sono bianchi) possiamo ipotizzare che si dia il caso che questi fagioli vengano da questo sacchetto. In questo modo noi abbiamo accresciuto la nostra conoscenza in quanto sappiamo qualcosa di più sui fagioli: prima sapevamo solo che erano bianchi, ora possiamo anche supporre che provengano da questo sacchetto.
L'abduzione, secondo Peirce, è l'unica forma di ragionamento suscettibile di accrescere il nostro sapere, ovvero permette di ipotizzare nuove idee, di indovinare, di prevedere. In realtà tutte e tre le inferenze individuate permettono un accrescimento della conoscenza, in ordine e misura differente, ma solo l'abduzione è totalmente dedicata a questo accrescimento. È altresì vero che l'abduzione è il modo inferenziale maggiormente soggetto a rischio di errore.
L'abduzione, come l'induzione, non contiene in sé la sua validità logica e deve essere confermata per via empirica. La conferma non potrà mai essere assoluta, bensì solo in termini di probabilità: potremo dire di avere svolto un'abduzione corretta se la Regola che abbiamo scelto per spiegare il nostro Risultato riceve tali e tante conferme che la probabilità che sia quella giusta equivalga ad una ragionevole certezza e se non vi sono altre Regole che spiegano altrettanto bene i fatti osservati.
