Onde está a prova na ciência?

Onde está a prova na ciência? Procurando provas? Não existe tal coisa na maioria das pesquisas. Flickr / Paul Mazumdar, CC BY-NC

Como astrofísico, vivo e respiro ciência. Muito do que eu leio e ouço está expresso na linguagem da ciência que, para pessoas de fora, pode parecer pouco mais do que jargões e bobagens. Mas uma palavra raramente é falada ou impressa na ciência e essa palavra é "prova". De fato, a ciência tem pouco a ver com "provar" qualquer coisa.

Essas palavras podem ter causado uma expressão preocupada em seu rosto, especialmente porque a mídia continuamente nos diz que a ciência prova coisas, coisas sérias com possíveis consequências, como cúrcuma aparentemente pode substituir medicamentos 14, e coisas mais frívolas como a ciência provaram que mussarela é o queijo ideal para pizza.

Certamente a ciência provou isso e muitas outras coisas. Não tão!

O caminho do matemático

Os matemáticos provam as coisas, e isso significa algo bastante específico. Os matemáticos estabelecem um conjunto específico de regras básicas, conhecidas como axiomas, e determinam quais afirmações são verdadeiras dentro da estrutura.

Uma das mais conhecidas é a geometria antiga de Euclides. Com apenas algumas regras que definem um espaço perfeito e plano, inúmeras crianças nos últimos milênios suaram para provar Pitágorasrelação de triângulos retângulos, ou que uma linha reta cruzará um círculo no máximo em dois locais, ou uma infinidade de outras afirmações que são verdadeiras Regras de Euclides.

Enquanto o mundo de Euclides é perfeito, definido por suas linhas retas e círculos, o universo em que habitamos não é. Figuras geométricas desenhadas com papel e lápis são apenas uma aproximação do mundo de Euclides, onde as afirmações da verdade são absolutas.

Nos últimos séculos, percebemos que a geometria é mais complicada que a de Euclides, com grandes nomes matemáticos como Gauss, Lobachevsky e Riemann dando-nos a geometria das superfícies curvas e deformadas.

Neste curso geometria não euclidiana, temos um novo conjunto de axiomas e regras básicas e um novo conjunto de declarações de verdade absoluta que podemos provar.

Essas regras são extremamente úteis para navegar em torno deste planeta (quase) redondo. Um de Einstein(muitas) grandes realizações foi mostrar que o próprio espaço-tempo curvado e distorcido poderia explicar a gravidade.

No entanto, o mundo matemático da geometria não-euclidiana é puro e perfeito, e portanto apenas uma aproximação ao nosso mundo confuso.

Apenas o que é ciência?

Mas há matemática na ciência, você chora. Acabei de dar uma aula sobre campos magnéticos, integrais de linha e cálculo vetorial, e tenho certeza de que meus alunos concordariam prontamente que há muita matemática em ciências.

E a abordagem é a mesma de outras matemáticas: defina os axiomas, examine as consequências.

O famoso Einstein E = mc2, extraído dos postulados de como as leis do eletromagnetismo são vistas por diferentes observadores, sua teoria especial da relatividade, é um excelente exemplo disso.

Mas essas provas matemáticas são apenas uma parte da história da ciência.

O importante, o que define a ciência, é se essas leis matemáticas são uma descrição precisa do universo que vemos ao nosso redor.

Para fazer isso, precisamos coletar dados, através de observações e experimentos de fenômenos naturais, e depois compará-los com as previsões e leis matemáticas. A palavra central para esse empreendimento é "evidência".

O detetive científico

O lado matemático é puro e limpo, enquanto as observações e experimentos são limitados por tecnologias e incertezas. A comparação dos dois está envolvida nos campos matemáticos da estatística e da inferência.

Muitos, mas não todos, dependem de uma abordagem específica a isso, conhecida como Raciocínio bayesiano incorporar evidências observacionais e experimentais ao que sabemos e atualizar nossa crença em uma descrição específica do universo.

 O único caminho é baixo para essas maçãs. Flickr / Don LaVange, CC BY

Aqui, crença significa quão confiante você está em um modelo específico, sendo uma descrição precisa da natureza, com base no que você sabe. Pense nisso um pouco como as chances de apostas em um resultado específico.

Nossa descrição da gravidade parece ser muito boa; portanto, é muito provável que uma maçã caia de um galho no chão.

Mas tenho menos confiança de que os elétrons são pequenos laços de corda rotativa e giratória propostos pela teoria das super-cordas, e pode ser de mil a uma possibilidade que forneça descrições precisas dos fenômenos futuros.

Portanto, a ciência é como um drama em andamento no tribunal, com um fluxo contínuo de evidências sendo apresentadas ao júri. Mas não há um único suspeito e novos suspeitos chegam regularmente. À luz das crescentes evidências, o júri está constantemente atualizando sua visão de quem é responsável pelos dados.

Mas nenhum veredicto de culpa ou inocência absoluta é retornado, pois as evidências são continuamente reunidas e mais suspeitos são exibidos na frente do tribunal. Tudo o que o júri pode fazer é decidir que um suspeito é mais culpado do que outro.

O que a ciência provou?

No sentido matemático, apesar de todos os anos de pesquisa sobre o funcionamento do universo, a ciência não provou nada.

 Marque o local onde nada foi provado. Flickr / Rob, CC BY-NC-ND

Todo modelo teórico é uma boa descrição do universo à nossa volta, pelo menos dentro de uma gama de escalas que é útil.

Mas explorar novos territórios revela deficiências que diminuem nossa crença em saber se uma descrição em particular continua a representar com precisão nossos experimentos, enquanto nossa crença em alternativas pode crescer.

Finalmente conheceremos a verdade e manteremos as leis que realmente governam o funcionamento do cosmos em nossas mãos?

Embora nosso grau de crença em alguns modelos matemáticos possa se tornar cada vez mais forte, sem uma quantidade infinita de testes, como podemos ter certeza de que eles são realidade?

Eu acho que é melhor deixar a última palavra para um dos maiores físicos, Richard Feynman, sobre o que é ser cientista:

Tenho respostas aproximadas e possíveis crenças em diferentes graus de certeza sobre coisas diferentes, mas não tenho certeza absoluta de nada.

A ConversaçãoSobre o autor

Geraint Lewis, Professor de Astrofísica, Universidade de Sydney

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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