O método científico reúne formas de obter conhecimento pela observação cuidadosa, pelo exame crítico das ideias e pelo teste de hipóteses, com validação experimental. Seu caráter empírico exige confrontar as explicações com o que se observa, para avaliar se elas dão conta dos fenômenos estudados.
Uma investigação pode partir de uma pergunta e de uma hipótese, formulada pelo raciocínio indutivo ou por outras formas de inferência. Os pesquisadores deduzem as consequências lógicas dessas conjecturas, fazem previsões e as comparam com observações ou experimentos. Com notas adicionais. Reimpresso com uma parte antes inédita em Collected Papers, v. 6, parágrafos 452–485, e em The Essential Peirce, v. 2, pp. 434–450, entre outras edições. Na linha 435.30, o Hibbert Journal transcreveu incorretamente "living institution" como "living constitution". A análise dos resultados, que pode empregar estatística, permite ajustar ou descartar a hipótese. Os procedimentos variam entre as áreas da ciência, embora esse processo seja frequente.
Os pressupostos de quem investiga podem distorcer a interpretação do que se percebe, por isso as conclusões precisam permanecer abertas ao exame crítico. Métodos e resultados são comunicados para que outros pesquisadores possam avaliá-los, questioná-los e, quando aplicável, reproduzi-los. A verificação coletiva permite corrigir erros e rever explicações diante de novas evidências.
Desenvolvido a partir de práticas antigas e medievais, o método científico caracteriza a ciência desde pelo menos o século XVII. Ele reúne princípios gerais, sem impor uma sequência fixa de etapas. Nem todos os procedimentos ocorrem em cada investigação científica, na mesma ordem ou com o mesmo peso.Gauch (2003), p. 3: "O método científico 'costuma ser apresentado incorretamente como uma sequência fixa de etapas', quando é, de fato, 'um processo bastante variável e criativo', AAAS, 2000, p. 18. A afirmação é que a ciência tem princípios gerais que precisam ser dominados para aumentar a produtividade e ampliar a perspectiva, sem que esses princípios forneçam uma sequência simples e automatizada de etapas".William Whewell, History of Inductive Science, 1837, e Philosophy of Inductive Science, 1840. Descobertas também podem partir de resultados inesperados ou de encontros ocasionais, que os pesquisadores reconhecem e investigam. Ver também a correção publicada em 30 de outubro de 2024, que acrescentou o conjunto de dados suplementares e atualizou a declaração de disponibilidade dos dados.K. Dunbar e J. Fugelsang, "Causal Thinking in Science: How Scientists and Students Interpret the Unexpected", em M. E. Gorman, R. D. Tweney, D. Gooding e A. Kincannon, orgs., Scientific and Technical Thinking, Mahwah, Nova Jérsei, Lawrence Erlbaum Associates, 2005, pp. 57–79.
Conceito e alcance
O método científico orienta o trabalho dos pesquisadoresGauch (2003), p. xv: "A tese deste livro, apresentada no capítulo 1, é que há princípios gerais aplicáveis a todas as ciências"., que usam o conhecimento anterior para aprofundar a compreensão dos assuntos estudados. A investigação pode reunir explicações antes separadas e construir uma compreensão comum, como ocorre em outras formas de buscar conhecimento.
A investigação procura obter conhecimento por meio de explicações testáveisCharles S. Peirce, candidatura à Carnegie, L75, 1902, New Elements of Mathematics, v. 4, pp. 37–38: "Não basta que uma hipótese seja justificável. Toda hipótese que explica os fatos tem uma justificativa crítica. Entre as hipóteses justificáveis, porém, precisamos escolher aquela que pode ser testada por experimento". que permitam prever resultados de experimentos futuros. A compreensão dos mecanismos que produzem os fenômenos também pode permitir intervenções, por exemplo, para curar uma doença. Uma explicação que prevê resultados com mais exatidão costuma ser mais útil e pode explicar as evidências melhor que suas alternativas. Explicações que dão conta dos fenômenos e fazem previsões exatas em circunstâncias muito diferentes são frequentemente chamadas de teorias científicas.
Para descrever fenômenos, explicar suas relações, prever resultados ou intervir em processos e sistemas, os pesquisadores escolhem ferramentas e formas de obter evidências conforme as perguntas e os objetos de estudo.National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. "Scientific Methods and Knowledge", em Reproducibility and Replicability in Science. Washington, D.C.: National Academies Press, 2019, capítulo 2, pp. 27–42. DOI: 10.17226/25303. Em inglês.
Hipóteses, modelos, leis e teorias
Hipóteses, modelos, leis e teorias cumprem funções diferentes na construção do conhecimento, como mostra a tabela.
Conceito Função na investigação Hipótese Formulação provisória que pode ser confrontada com observações ou experimentos. Modelo científico Representação de um sistema ou processo usada para construir explicações e fazer previsões. Pode assumir a forma de diagramas, objetos físicos, relações matemáticas ou simulações. Lei científica Descrição de regularidades ou relações entre fenômenos sob determinadas condições. Teoria científica Explicação sustentada por um conjunto de evidências, que pode reunir fatos, leis, inferências e hipóteses testadas.
Uma teoria não se transforma em lei apenas por acumular confirmações, pois esses termos designam funções diferentes, e não degraus de uma escala. Leis, modelos e mecanismos podem fazer parte da elaboração e da avaliação de uma teoria.NGSS Lead States. Next Generation Science Standards: For States, By States. Washington, D.C.: National Academies Press, 2013, apêndice H, pp. 432–434. DOI: 10.17226/18290. Em inglês.
Dados, evidências e argumentação
miniatura|esquerda|upright=0.8|alt=Mapa de ruas com pequenos traços para as mortes por cólera e círculos que indicam bombas de água.|Ao registrar mortes por cólera e fontes de água em Londres, John Snow usou um mapa para examinar sua distribuição e tornar visíveis os padrões espaciais nos dados.
Observações e medições produzem registros chamados de dados, que podem ser analisados para encontrar padrões, relações e fontes de erro. Esses registros são usados como evidência quando ajudam a avaliar uma afirmação ou explicação. Para isso, é preciso verificar sua qualidade e sua relação com a pergunta investigada.
Uma argumentação científica mostra o caminho dos dados às conclusões, ao apresentar as inferências feitas, os pressupostos adotados e as razões pelas quais os dados sustentam uma interpretação. Precisa também esclarecer como outras explicações possíveis foram examinadas. Os dados obtidos na coleta e a conclusão extraída deles são partes distintas desse trabalho.
Dedução, indução e abdução
No raciocínio dedutivo válido, a conclusão decorre necessariamente das premissas e será verdadeira se elas também forem. O raciocínio indutivo parte de observações para construir princípios gerais, mas suas conclusões são prováveis, sem garantia de verdade. A indução permite formular hipóteses, e a dedução permite prever consequências que podem ser testadas. O exame crítico das observações exige cuidado com as ideias anteriores do observador, que podem distorcer a interpretação das primeiras percepções.Gauch Jr (2002), p. 30, desenvolvido no capítulo 4 apresenta duas formas simplificadas de "afirmação de conhecimento racional": "Sustento a crença X pelas razões R, com grau de confiança C, e a investigação de X está no domínio de competência do método M, que alcança os aspectos pertinentes da realidade", raciocínio indutivo, ou "Sustento a crença X por causa dos pressupostos P", raciocínio dedutivo.
miniatura|direita|upright=0.95|alt=Setas ligam teoria e observações: a dedução parte da teoria e a indução parte das observações.|A investigação emprega a indução para propor generalizações a partir de observações e a dedução para extrair consequências das premissas.
Na biologia, em que há poucas leis gerais, a busca da explicação mais plausível por inferência lógica, chamada de raciocínio abdutivo, às vezes ocupa o lugar da dedução. A escolha depende dos pressupostos disponíveis, pois deduções válidas exigem que eles estejam bem estabelecidos.
Processo de investigação
miniatura|esquerda|upright=1.05|alt=Diagrama em português liga fatos, hipóteses, dedução, testes e teorias, com setas de retorno.|O esquema reúne hipóteses, previsões e testes em um processo de revisão, sem estabelecer uma sequência obrigatória para toda pesquisa.
Os componentes abaixo são frequentes em investigações que formulam e testam hipóteses, embora o método científico possa ser apresentado de diferentes maneiras. Essa classificação não abrange todas as atividades da comunidade científica nem estabelece uma separação rígida entre ciências experimentais e ciências sociais. A revisão contínua das informações pode fazer da investigação um processo cíclico e iterativo.Brody (1993), p. 10 chama esse processo de ciclo epistêmico. Os ciclos podem ocorrer em níveis elevados de abstração. Observações, hipóteses, previsões e experimentos participam desse trabalho em combinações que dependem da pesquisa:.Charles S. Peirce, Collected Papers, v. 5, parágrafo 582, texto de 1898: "A investigação racional de qualquer tipo, levada até o fim, tem o poder vital de se corrigir e crescer. Essa propriedade permeia tão profundamente sua natureza que se pode dizer que apenas uma coisa é necessária para aprender a verdade: o desejo sincero e ativo de aprender o que é verdadeiro". Caracterizações, por meio de observações, definições e medições do objeto investigado. Hipóteses, ou explicações teóricas e hipotéticas das observações e medições. Previsões, obtidas pelo raciocínio indutivo e dedutivo a partir de uma hipótese ou teoria. Experimentos, que testam os elementos anteriores. A revisão por pares permite que outros especialistas examinem os métodos e resultados em busca de possíveis erros. As atividades dessa lista fazem parte de pesquisas experimentais de física, química, biologia e psicologia, entre outras, mas não abrangem tudo o que os cientistas fazem. No sistema educacional, costumam ser ensinadas como "o método científico".
Os quatro elementos anteriores podem ser organizados em uma orientação para a pesquisa que permita voltar a etapas anteriores e ajude a resolver os problemas da investigação: Definir uma pergunta. Reunir informações e recursos, por meio da observação. Formular uma hipótese explicativa. Testar a hipótese com um experimento e coletar dados de maneira reprodutível. Analisar os dados. Interpretar os dados e chegar a conclusões que possam dar origem a uma nova hipótese. Publicar os resultados. Repetir os testes, frequentemente por outros cientistas.
O ciclo iterativo dessa organização percorre os pontos 3 a 6 e retorna ao ponto 3.
Embora esse esquema apresente um método típico de formulação e teste de hipóteses,Gauch (2003), especialmente os capítulos 5–8. filósofos, historiadores e sociólogos da ciência, entre eles Paul Feyerabend, criticam sua apresentação como uma descrição universal da maneira como a ciência é feita.
Exemplo de investigação: a febre puerperal
Ao investigar a elevada mortalidade por febre puerperal no Hospital Geral de Viena, no século XIX, Ignaz Semmelweis comparou duas divisões de maternidade e examinou possíveis explicações para a diferença entre elas. Em maio de 1847, introduziu a desinfecção das mãos com uma solução de cal clorada.