Il metodo scientifico
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Cos’ è la scienza e a cosa serve?
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• Per esplorare il mondo della natura
• La scienza è puro interesse culturale,
è desiderio di sapere. Essa serve
unicamente a soddisfare la curiosità
innata nell’uomo di conoscere
l’ambiente che lo circonda e sé stesso.
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Scienza e Tecnologia
• Scienza: è sviluppo di idee, di teorie,
il cui primo scopo è cercare di capire
quali siano le leggi che regolano il
mondo
• Tecnologia: è l’insieme delle attività
rivolte a modificare e controllare
l’ambiente in cui si vive
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La ricerca scientifica
Ciò che distingue la ricerca scientifica da
qualsiasi altra attività del pensiero è il
metodo di indagine che essa utilizza. Questo
metodo viene comunemente indicato come
metodo scientifico (o metodo sperimentale) e
consiste, fondamentalmente, nell'analisi
sistematica, attraverso l'osservazione e la
sperimentazione dei fenomeni naturali,
nell’ organizzazione degli stessi e nella loro
interpretazione
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Le tappe attraverso le quali si
sviluppa il lavoro dello scienziato
• Si inizia con l'osservazione, scrupolosa e puntuale, degli aspetti
della natura sui quali si desidera indagare e dei fenomeni che ne
modificano le proprietà;
• Si riflette su quanto osservato e si formulano, quindi, delle
ipotesi;
• Si eseguono, successivamente, e dove è possibile, degli
esperimenti, cioè le riproduzioni artificiali dei fenomeni
precedentemente osservati, per consentire l’esame degli stessi
sotto un più attento controllo (Galilei, ad esempio, per studiare la
caduta dei gravi, misurava tempi e distanze percorse da alcune
biglie di bronzo che faceva rotolare lungo un piano inclinato);
• Prescindendo quindi dai caratteri occasionali che ciascun corpo e
ciascun fenomeno presenta, si misurano quelli essenziali e si
passa alla loro catalogazione. I valori numerici, ricavati
attraverso la misurazione, rappresentano i cosiddetti dati
sperimentali;
• Se all'interno di questi dati sperimentali si notano delle
regolarità, queste rappresentano quella che viene chiamata legge
scientifica. La legge scientifica quindi non è altro che
l’espressione di un comportamento sistematico della natura e
può essere descritta a parole o attraverso un'equazione
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matematica
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Galileo e la sperimentazione
Il piano inclinato: ovvero l'esperimento di fisica per eccellenza
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Ci sono tre tipi di Metodo
• Induttivo
• Deduttivo
• Ipotetico - deduttivo
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Metodo Induttivo
Il metodo induttivo crea leggi a partire
dall’osservazione dei fatti, mediante
generalizzazione del comportamento osservato; in
realtà, ciò che compie è una sorta di
generalizzazione, senza che possa giungere ad una
dimostrazione delle suddette leggi o insieme di
conclusioni mediante la logica. Tali conclusioni
potrebbero essere false e, al contempo,
l’applicazione parziale eseguita dalla logica
potrebbe mantenerne la validità; per questo il
metodo induttivo richiede una condizione
addizionale, la sua applicazione si considera
valida finché non si trova nessun caso che
soddisfi il metodo proposto.
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Ad esempio: quando Galilei …….
Vide cadere dalla torre di Pisa oggetti di
peso diverso che peraltro impiegavano
tutti più o meno lo stesso tempo per
arrivare a terra, concluse che la
velocità di caduta dei gravi doveva
essere la stessa per qualsiasi corpo,
compreso per quelli che non aveva
visto.
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Metodo Deduttivo
Il metodo deduttivo aspira a dimostrare, mediante
la logica pura, la conclusione nella sua totalità
partendo da premesse, in modo da garantire la
veracità delle conclusioni, se non si invalida la
logica applicata.
Si tratta del modello assiomatico proposto da
Aristotele come il metodo scientifico ideale.
Il metodo deduttivo parte sempre da un postulato,
ovvero da una verità assoluta che non ha bisogno
di verifica, quindi deduce, attraverso un
ragionamento logico, una serie di fatti tutti giusti e
consequenziali, ma la cui validità crollerebbe se si
dimostrassero false o arbitrarie le premesse su cui
il ragionamento stesso si era fondato.
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Il metodo ipotetico-deduttivo
Il metodo ipotetico-deduttivo. I ricercatori tentano
di spiegare le osservazioni verificando delle ipotesi.
Le osservazioni sperimentali stimolano i ricercatori a
porsi domande e a cercare spiegazioni circa le
strutture e i fenomeni; tali indagini devono essere
condotte seguendo un processo investigativo
chiamato metodo scientifico.
Il modo di procedere che si basa sul metodo
scientifico è chiamato ragionamento ipoteticodeduttivo, o scienza delle ipotesi guidate.
La logica deduttiva è usata per verificare le ipotesi
(cioè i tentativi di spiegazione)
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• Il filosofo della scienza, Karl Popper, afferma
che non si può mai essere certi che una
teoria scientifica sia giusta; al più la si può
falsificare, ossia dimostrare, attraverso un
esperimento, che è sbagliata. Popper,
generalizzò questo concetto fino ad
affermare che una proposizione, per avere
valore scientifico, deve essere falsificabile,
cioè di essa deve essere concepibile almeno
un esperimento in grado di dimostrare (se
non dà il risultato previsto) che è falsa
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Intervista a Karl Raimund Popper, Il metodo ipotetico-deduttivo
del 25/7/1989
Nella “Prefazione" alla seconda edizione, Kant dice
"Allorché Galilei fece rotolare lungo un piano inclinato
le sue sfere, il cui peso era stato da lui stesso
prestabilito, e Torricelli fece sopportare all'aria un peso,
da lui precedentemente calcolato pari a quello di una
colonna d'acqua nota [...] una gran luce risplendette per
tutti gli indagatori della natura. Si resero allora conto
che la ragione scorge soltanto ciò che essa stessa
produce secondo il proprio disegno, e compresero che
essa deve procedere innanzi coi princìpi dei suoi giudizi
secondo leggi stabili, costringendo la natura a
rispondere alle proprie domande, senza lasciarsi
guidare da essa. In caso diverso le nostre osservazioni
casuali, fatte senza un piano preciso, non trovano
connessione in alcuna delle leggi necessarie di cui
invece la ragione va alla ricerca ed ha impellente
bisogno" (Critica della ragion pura, B XII-XIII, tr. it.
Torino, UTET, 1967, p. 42).
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Intervista a Karl Raimund Popper, Il metodo ipotetico-deduttivo
del 25/7/1989
È una citazione abbastanza lunga, ma importante
soprattutto là dove Kant parla di Galilei e Torricelli
e degli esperimenti da loro architettati, affermando
che i filosofi della natura - cioè quelli che noi oggi
chiamiamo fisici - compresero che noi dobbiamo
costringere la natura a rispondere alle nostre
domande, liberamente scelte da noi, piuttosto che
aggrapparci alle gonne di madre natura e
aspettare che sia lei a guidarci. Osservazioni fatte
a casaccio, senza un piano elaborato in anticipo,
non possono essere infatti connesse da leggi,
mentre sono proprio le leggi ciò di cui la ragione va
alla ricerca.
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Intervista a Karl Raimund Popper, Il metodo ipotetico-deduttivo
del 25/7/1989
Si tratta della "teoria del faro", in quanto siamo noi a gettare,
per così dire, dei fasci di luce sulla natura, ed è del tutto
differente da quella che suppone che sia la natura a darci
informazioni secondo il suo piacere. In breve, il metodo che
tale teoria prefigura è il metodo ipotetico. Kant dimostra
quanto bene egli avesse compreso che dobbiamo presentarci
davanti alla natura armati delle nostre ipotesi, cercando
risposte alle nostre domande, o, meglio, ai nostri problemi.
Infatti, noi lavoriamo sempre con ipotesi e con problemi.
Senza il loro aiuto, potremmo solo fare osservazioni casuali,
fuori da qualsiasi piano, incapaci pertanto di condurci alla
formulazione di una legge naturale. In altre parole, già Kant
vide con estrema chiarezza che la storia della scienza ha
confutato quell'idea del metodo - che è un dogma infondato stando alla quale noi dovremmo partire dalle osservazioni e
derivare poi da esse le nostre teorie. In realtà, facciamo
qualcos'altro: partiamo da un problema, con l'aiuto di
un'ipotesi. È questo - io credo - il punto decisivo.
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Intervista a Karl Raimund Popper, Il metodo ipotetico-deduttivo
del 25/7/1989
Ma, se questo è il metodo della ricerca scientifica,
non potremmo spingerci ancor oltre,
affermando che tutti coloro che apprendono
qualcosa - anche la gente comune e persino gli
animali o i bambini - di fatto adottano
esattamente lo stesso metodo ipotetico che
usano gli scienziati? Possiamo cioè sostenere
che esso sia il metodo con cui in generale si
arriva ad apprendere?
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Intervista a Karl Raimund Popper, Il metodo ipoteticodeduttivo
del 25/7/1989
È esattamente ciò che penso: cioè che il metodo per tentativi ed errori, il
metodo ipotetico-deduttivo, sia un metodo universale.
Se osserviamo un coleottero alla ricerca di cibo, lo vediamo muovere tutt'intorno
le sue antenne: ogni movimento corrisponde all'ipotesi di poter trovare cibo, o
qualsiasi altra cosa stesse cercando, in una certa direzione; quando poi
muove le sue antenne in un'altra direzione, questa è una nuova ipotesi, cioè
che quanto esso cerca si trovi in quest'altra direzione, che esplora, come se
avvertisse che quella è la via giusta per trovare qualcosa. Talvolta ho fatto
ricorso alla famosa storiella dell'uomo nero che cerca in una stanza buia un
cappello nero che potrebbe non essere lì. Che cosa può fare? Può solo
muovere la mano in una certa direzione e vedere se per caso il cappello è lì.
Oppure muovere l'altra mano in un'altra direzione: ognuna di queste azioni
corrisponde a un'ipotesi: precisamente che il cappello nero si trovi proprio in
un punto o nell'altro. Il coleottero, in altre parole, deve essere attivo: non può
aspettarsi che quel che cerca gli venga incontro o gli si mostri da solo. Tutto
ciò che può fare è cercare attivamente, sfruttando il movimento.
Quest'ultimo, infatti, è estremamente importante: è ancora più importante
della vista. Ad esempio, un cieco, muovendosi, può trovare degli oggetti.
Anche il guardarsi intorno equivale a muovere gli occhi in certe direzioni, che
sono quelle in cui si cerca. La storiella dell'uomo nero rappresenta dunque
bene la situazione in cui si trova chiunque non conosca già, ma voglia
conoscere. La stessa situazione vale per tutti noi quando cerchiamo qualcosa
e, soprattutto, per gli scienziati.
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Intervista a Karl Raimund Popper, Il metodo ipoteticodeduttivo
del 25/7/1989
Altrettanto vale per l’apprendimento delle regole
della grammatica. Immaginiamo un bambino che
stia imparando il participio passato dei verbi. Sa
già che il participio del verbo "sedere" è "seduto" e
del verbo "vendere" è "venduto"; pertanto, dinanzi
al verbo "ledere", dirà "leduto" (invece di "leso") e
dinanzi al verbo "fondere" dirà "fonduto" (invece di
"fuso"). Gli adulti aiutano i piccoli a eliminare
questi errori.
Il nostro modo di apprendere mediante tentativi ed
errori consiste proprio in questo, vale a dire
nell'eliminare gli errori commessi. I tentativi sono
ipotesi e l'eliminazione degli errori è il modo in
cui ci adattiamo, nel nostro esempio, alla lingua
esistente oppure, come avviene in altri casi,
all'ambiente circostante, e così via.
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Intervista a Karl Raimund Popper, Il metodo ipoteticodeduttivo
del 25/7/1989
Dunque, nella scienza, come in altri ambiti, noi
andiamo alla ricerca della verità attraverso
l'eliminazione degli errori. Ma in quale senso preciso
il metodo per tentativi ed errori è legato alla ricerca
della verità?
Noi aspiriamo alla verità, e poiché non possiamo mai
essere sicuri di averla davvero trovata, andiamo alla
ricerca dei punti deboli delle nostre ipotesi, cercando di
eliminare i possibili errori, i quali ci mostrano che quanto
abbiamo raggiunto non è la verità, che la nostra ipotesi
non è vera, ma falsa. In altri termini, tentiamo di
falsificare le nostre stesse ipotesi, cioè di dimostrarne la
falsità, di confutarle. In questo consiste il metodo
consapevolmente critico. Lo scienziato serio, che è
sempre critico, non assume un'ipotesi sperando che sia
vera, ma con la determinazione di controllarla per
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stabilire se non sia invece falsa.
Esempio di metodo scientifico:
l’esperimento di Pasteur sul carbonchio (1881)
Il chimico francese Louis Pasteur (1822-1892) condusse nel 1881 un drammatico
esperimento. In pratica utilizzò il Bacillus anthracis, agente infettivo responsabile del
carbonchio (conosciuto anche come antrace) attenuato mediante un agente fisico
(coltura a 42-43°C: la crescita a tale temperatura ne attenua la virulenza), e lo inoculò
successivamente in un certo numero di pecore. La sua idea era verificare l’origine
batterica della malattia, contrariamente a quanto affermato da una gran parte della
comunità scientifica del tempo, la quale attribuiva il carbonchio all’inalazione dei
miasmi ambientali, quindi ad una causa di tipo chimico.
Osservazioni:
*le pecore si ammalavano dopo aver trascorso del tempo sui campi infetti
*le pecore si ammalavano se venivano messe a contatto con il materiale in
decomposizione presente sui campi o derivante da altri animali malati
*nel sangue delle pecore malate era presente un organismo unicellulare a forma di
bastoncello (osservabile al microscopio)
Scopo dell’esperimento
Dimostrare se il responsabile del carbonchio era il Bacillus anthracis (isolato dal medico
tedesco Robert Koch) oppure i miasmi ambientali.
Ipotesi
Forse le pecore potevano acquisire l’immunità qualora fossero venute a contatto con il
bacillo attenuato, cioè la cui infettività era stata ridotta mediante un reattivo chimico.
Esperimento
Pasteur selezionò dapprima 60 pecore:
*10 di esse furono tenute da parte ed isolate; ciò serviva da controllo
*25 furono sottoposte all’inoculazione (vaccinazione) del bacillo attenuato per ben 2
volte (il 5 maggio 1881 e il 17 maggio 1881)
*25 non furono vaccinate
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Successivamente (31 maggio 1881), ai due gruppi di pecore da 25 individui
fu iniettata una coltura virulenta di carbonchio, cioè ricca di bacilli non
attenuati ma perfettamente vitali.
Pasteur verificò pubblicamente, il 2 giugno 1881, che:
*del primo gruppo, quello delle pecore vaccinate, sopravvissero 24
individui su 25. Si registrò quindi un tasso di mortalità del 4%
*del secondo gruppo, quello delle pecore non vaccinate, ne sopravvissero
2 (moribonde); le altre risultarono decedute. Si registrò quindi un tasso
di mortalità del 92%
Teoria
Il carbonchio era dovuto all’azione del Bacillus anthracis. La
vaccinazione attiva le difese immunitarie e previene le malattie infettive.
Bibliografia
Enger - Ross - Concepts in biology - McGraw Hill 2002
Lilia Alberghini - Franca Tonini - Biologia - Arnoldo Mondadori Scuola
2005 (ISBN 88-247-2452-3)
Isaac Asimov – Breve storia della biologia – Zanichelli 2005 (ristampa)
(ISBN 88-08-02472-5)
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• Infine, quando uno scienziato fa una
scoperta seguendo le regole del
metodo scientifico, comunica i risultati
ottenuti attraverso un articolo
scientifico.
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Come è fatto un articolo scientifico
Osservate le seguenti parti dell’articolo:
1) Titolo della rivista e dati bibliografici:volume: 85;
fascicolo : 8;
anno pubblicazione : 2004 ;
pagine del fascicolo in cui si trova l’articolo: 2100-2106
2) Titolo dell’articolo
3) Nome degli Autori
4) Affiliazione degli autori: per quale Università o istituzione lavorano
5) Abstract. E’ un sommario, preparato dagli autori, che riassume il “succo” della ricerca. E’
importante perché leggendolo si può capire se l’articolo è di nostro interesse senza leggere tutto
l’articolo.
6) Key-words: sono le ”parole-chiave” scelte dagli autori per definire gli argomenti di cui si occupa
l’articolo.
7) Testo dell’articolo vero e proprio
8) Date di ricezione, revisione e accettazione del lavoro da parte del comitato editoriale della
rivista
9) Bibliografia
Come viene “citato” cioè identificato un articolo scientifico? Esistono dei sistemi standard di
citazione, che è opportuno imparare a conoscere, sia per leggere correttamente i riferimenti
bibliografici e quindi avere successo nella ricerca degli articoli, sia perché il rispetto di queste norme
è richiesto nella compilazione della bibliografia della tesi di laurea e di ogni pubblicazione
scientifica.
Questa è una citazione (citation):
Bertness, M.D. (1991a) Zonation of Spartina patens and Spartina alterniflora in a New England salt
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marsh. Ecology, 72, 138–148.
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Fonti utilizzate
• Intervista a Karl Raimund Popper, Il metodo ipoteticodeduttivo del 25.07.1989
http://www.emsf.rai.it/scripts/interviste.asp?d=79
• Le riviste scientifiche di Monica Vezzosi
http://dspace-unipr.cilea.it/bitstream/1889/393/1/Riviste.pdf
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