Aula 7 – Método científico

01/05/12 1Tratamento e análise de dados/informações / Prof. Camilo

TADI – Tratamento e Análise de Dados/Informações Prof. Camilo Rodrigues Neto

- Para onde a ciência nos leva?

- Tipos de conhecimento: Estético, Mítico, Mágico, Filosófico,

Religioso, Espontâneo, Científico ...

- Método científico e Conhecimento confiável

- Critério de adequabilidade: Testabilidade, Fertilidade, Faixa

de aplicação, Simplicidade e Compatibilidade.

01/05/12

Programa TADI

Tratamento e análise de dados/informações / Prof. Camilo 2

1. Introdução2. Formas de aquisição de conhecimento e Comunicação científica3. Redação Projetos e Relatórios de Pesquisa4. Conhecimento confiável e Crenças duvidosas: vendo o que se espera ver5. Conhecimento confiável e Crenças duvidosas: algo a partir de nada; muito

a partir de pouco; determinantes motivacionais e sociais 6. Ciência e pseudociência - P1 7. Método científico 8. Lógica: dedução e indução9. Falácias10. Representação gráfica de informação quantitativa - P211. Estatística descritiva – medidas de tendência central12. Estatística descritiva – medidas de dispersão13. Correlação e Regressão14. Estatística descritiva – exercícios15. P3: terceira prova

Tratamento e análise de dados/informações / Prof. Camilo

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Planejamento

Disponível no website, o Capitulo 2, Ciência e Esperança: www.each.usp.br/camiloneto

- SAGAN, Carl, O Mundo Assombrado pelos Demônios. São Paulo: Companhia das letras, 2006, 512 p.

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01/05/12 6Tratamento e análise de dados/informações / Prof. Camilo

O que é e para onde nos leva a Ciência?

• Os cientistas não sabem para onde o conhecimento leva a humanidade.

• Os cientistas não se importam tão pouco com isso.• Os valores da ciência são intelectuais, e não éticos:

– Albert Einstein: deflagrou o projeto Manhattan e depois da invasão da Alemanha, iniciou a campanha pelo fim do desenvolvimento da bomba de fissão; tido como mau marido e pai.

– Richard Feynman: participou sem culpa do projeto Manhatan e da comissão que avaliou o acidente com a Challenger em 1986; grande mulherengo.

– Estudo com células tronco de embriões (STF libera pesquisas com células-tronco embrionárias, 29/4/2008; STF decidiu autorizar a mulher a interromper a gravidez em casos de fetos anencéfalos, 13/04/2012).

Qual o caminho a tomar?

Christopher Reeve, super-homem no cinema, em 1995 ficou tetraplégico após sofrer uma queda de cavalo. Reeves e sua mulher, Dana, usam três pontos para defender as pesquisas com células-tronco embrionárias:– pode levar ao desenvolvimento de substitutos inovadores ou terapias

de transplante para pacientes com desordens como rompimento da medula espinhal, diabetes, doenças do coração e mal de Parkinson;

– pode oferecer uma compreensão mais profunda sobre como os organismos, incluindo os seres humanos, se desenvolvem, possibitando aos cientistas elucidar melhores formas de o corpo se auto-reparar;

– podem ser usadas para testar medicamentos.Reeves morreu em outubro de 2004. Dois anos depois, o presidente republicano George W.Bush proibiu o uso de verbas federais em pesquisas com células-tronco embrionárias humanas.

Qual o caminho a tomar?

Há diversas maneiras de abordar o mundo. Existem as abordagens:

– Estética;– Mítica;– Mágica;– Filosófica;– Religiosa;– Espontânea;– Científica.

Tipos de conhecimentos

(exige treinamento)

(baseado no senso comum)

Rituais de Construção (Nasiriyah, no Iraque): a estrutura de meados da Idade do Bronze (século XXI a.C.) ruiu no período babilônio (século VI a.C.), e o zigurate foi restaurado sob ordens do rei Nebonido.

Suas ruínas foram escavadas nas décadas de 1920 e 1930 por Sir Leonard Woolley. As mesmas ruínas foram envoltas por uma reconstrução parcial da fachada e da escadaria monumental, feita pelo ditador iraquiano Saddam Hussein durante a década de 1980.

O que é conhecimento confiável?Zigurate de Ur , circa 2000 a.C

Movimentos de Rá no céu

Segundo o mito egípcio, o deus Ré deslocava-se numa barca pelo céu, "a barca de milhões de anos". De noite o deus tinha que atravessar o submundo noutra barca, sendo atacado pela serpente Apopis que queria destruir o navio. Contudo, Ré conseguia sair sempre vitorioso, ajudado por outros deuses que viajavam com ele, renascendo todos os dias de manhã e trazendo a luz que os humanos tanto necessitavam.

Pirâmides e as estações do ano

O Templo de Kukulcán ou Pirâmide de Kukulcán, foi construído no século XII d. C., pelos maias na antiga cidade de Chichén Itzá, no território pertencente ao estado mexicano do Iucatã.

Stonehenge e o Inverno By Alessandro Moiséshttp://cafecomciencia.wordpress.com/2009/06/20/stonehenge-e-o-inverno/

Descrição ilustrativa do monumento Stonehenge. Nesta figura está representada a passagem da luz solar durante o nascer do Sol no solstício de verão no hemisfério Norte.

O conhecimento científico: • já existia na Grécia, porém era ligado à filosofia;• a ciência moderna é recente, tendo nascido há apenas 300 anos,

no séc. XVII, com Galileu.A ciência moderna nasce com:• a determinação de um objeto específico de investigação;• o desenvolvimento de um método de construção e controle desse

novo conhecimento.A ciência moderna não é uma, mas muitas, pois tem muitos campos

de pesquisa. Ex.: física, química, biologia, geografia, sociologia, antropologia ...

Quando nasceu a Ciência?

A ciência moderna:• funda-se na observação e experimentação;• utiliza-se freqüentemente de instrumentos, permitindo registros

mais precisos e objetivos;• permite crescente previsibilidade dos fenômenos estudados;• possibilita profunda intervenção na natureza e na sociedade,

crescendo em cumplicidade com a revolução industrial a partir do séc. XVIII.

A ciência é historicamente determinada, pois é produto do homem, i.e., ela muda junto com o homem e a sociedade.

O que é a ciência moderna?

Exemplo: aspirina

Hipócrates (460aC-367aC) utilizava um pó feito de casca de salgueiro para febres e dores.

Em 1829 descobriu-se que a salicina era responsável pela atividade do pó. Em 1899 Felix Hoffman transformou a descoberta na Aspirina.

Aspirina: Por que funciona?

A aspirina é um inibidor da produção de prostaglandina, que são moléculas responsáveis por desencadear processos inflamatórios. Este mecanismo somente foi descrito em detalhes em 1995.Agora é possível ...

Construir uma Aspirina melhor

J L Wallace, Building a better aspirin: gaseous solutions to a century-old problem, British Journal of Pharmacology (2007) 152, 421–428; doi:10.1038/sj.bjp.0707396; published online 16 July 2007

Entretanto, a ciência moderna:• não se pretende definitiva;• não se pretende certa ou infalível;• não pretende ser a única explicação da realidade;• sabe que é capaz de fornecer apenas verdades

provisórias.

O que não é a ciência moderna?

Stephen Jay Gould, “Acerca de heróis e tolos na ciência” in Darwin e os grandes enigmas da vida, Martins Fontes, 1987

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01/05/12 32Tratamento e análise de dados/informações / Prof. Camilo

A ciência moderna é capaz de dominar o homem:– quer dando poder militar ou tecnológico a poucos;– quer impondo ao homem e à sociedade novas necessidades e

demandas (exemplos).

A ciência moderna também pode libertar o homem:– da luta pela sobrevivência imediata e das moléstias;– melhorando a qualidade de vida e permitindo o florescimento das

artes e da cultura (exemplos).

A ciência moderna e a política estão estreitamente enredados, não sendo portanto neutra quanto às direções de seu desenvolvimento e às suas aplicações (exemplos).

Possibilidades da ciência moderna

• O método científico é a mais poderosa ferramenta para obter conhecimento. Descobrimos:– a estrutura do átomo e a composição das estrelas;– as causas de doenças e cura para infecções;– o código da vida (DNA) e a origem das espécies.

• Entretanto, o método científico não está restrito aos cientistas.

• Agimos cientificamente sempre que se tentamos resolver um problema sistematicamente, avaliando a plausibilidade de várias soluções.

• O método científico fornece a melhor maneira de comparar teorias conflitantes.

O método científico

• A ciência questiona quase tudo !• Pressuposições: o mundo (universo, realidade) é

acessível a todos e é passível de compreensão:– O mundo tem uma estrutura: se o mundo não tivesse uma

estrutura, ele não poderia ser entendido cientificamente, porque não poderia ser explicado ou predito.

– Podemos conhecer esta estrutura: os seres humanos têm os meios necessários para acessar o mundo, tais como percepção, memória e razão:• tais meios não são 100 % confiáveis, mas o método científico nos

permite verificar quando suas explicações e predições estão erradas.

– Este conhecimento é possível para todos: a informação na qual a ciência se baseia está disponível para todos.

A ciência questiona tudo?

• É freqüente achar nos manuais que o método científico tem 4 passos:

– observar;

– gerar, por um processo indutivo, hipóteses, ou possíveis explicações para o que foi observado;

– deduzir coisas específicas que precisam ser verdadeiras se a hipótese é verdadeira;

– testar as hipóteses verificando se as implicações dedutivas são verdadeiras.

O método científico

• Esses 4 passos podem levar à incompreensão do processo real:

– Não é possível observar sem objetivo;

– Observa-se algo com o fim de corroborar alguma hipótese ou teoria;

– As hipóteses são criadas, não descobertas.

O método científico

• Hipótese: uma nova droga é eficiente contra a dor.

• Ministra-se a droga para um certo número de pacientes e se a maioria afirmar eu a dor diminuiu, então a droga funciona !?

• Muitos pacientes podem relatar diminuição da dor mesmo se ministrados com placebo (cerca de um terço).

Exemplo: uma nova droga

• Hipótese: uma nova droga é eficiente contra a dor.

• Divide-se os pacientes em dois grupos. O grupo 1 toma a nova droga e o outro o placebo (grupo de controle).

• Se a maioria do grupo 1 relatar diminuição da dor contra apenas 1/3 do grupo de controle, estaremos em melhores condições de decidir.

• Mas teremos certeza !?

Exemplo: uma nova droga

• Hipótese: uma nova droga é eficiente contra a dor.

• Pode ocorrer que os enfermeiros que administram a droga inconscientemente informem quem está recebendo a droga e quem está recebendo o placebo.

• É possível que os pesquisadores interpretem os relatos dos pacientes de acordo com suas próprias expectativas.

Exemplo: uma nova droga

• Hipótese: uma nova droga é eficiente contra a dor.

• Pode-se fazer ainda um experimento duplo cego, onde nem os pacientes, nem os experimentadores saibam quem está tomando a droga ou placebo.

• Ainda não é suficiente. Até que outros tenham reproduzido o experimento independentemente e obtido os mesmos resultados, não se pode afirmar que a droga funciona, além de uma dúvida razoável.

• O método científico é capaz de obter conhecimento confiável, i.e., além de uma dúvida razoável.

Exemplo: uma nova droga

• Nem sempre é possível controlar os experimentos:– terremotos, vulcões, cometas, meteoros e asteróides.

• Hipóteses geológicas e astronômicas, em geral, não podem ser testadas em laboratórios e têm de ser testas em campo.

• A realização de experimentos controlados não é um requisito para a ciência.

Experimentos controlados

• Nem sempre é fácil rejeitar hipóteses.• Colombo e Copernico rejeitavam a hipótese da terra plana.

• Mas podemos manter a hipótese da terra plana se estivermos dispostos a alterar nossa visão sobre a natureza da luz.

Confirmando e refutando hipóteses

• Às vezes não é possível dizer que uma hipótese é falsa, mas é possível dizer que ela não é razoável.

• Inglaterra 1849: Rowbotham dizia que a terra era um disco plano, com o pólo norte no centro e o sul nas bordas, com paredes de 45 metros de gelo:– dar a volta no mundo, como muitos fizeram, era só fazer um círculo

grande;– A curvatura da luz seria devido á “lei da perspectiva zetética”

• Esta é uma hipótese ad hoc (para este caso apenas). É uma hipótese que não pode ser verificada independentemente.

Hipóteses razoáveis e “ad hoc”

• Em 1844, sabia-se que o planeta Urano não seguia a lei de Newton da gravitação.

• As mediadas da órbita diferiam por dois minutos de arco, muito mais do que os outros planetas.

• Em 1845, Leverrier lançou a hipótese de um planeta desconhecido que desviaria Urano de sua órbita.

• Logo o planeta Netuno foi encontrado, pelo astrônomo Galle, em menos de uma hora.

• Em vez de enfraquecer as leis de Newton, o episódio fortaleceu a teoria.

• Não se trata de hipótese “ad hoc”, pois pôde ser confirmada independentemente.

A descoberta de Netuno

• Explicar algo é fornecer uma hipótese que ajuda a compreende-lo.– O que faz as lâmpadas fluorescentes funcionarem?– H1: existe um pequeno gremlin que bate com sua picareta na

superfície do tubo, gerando faíscas e luz.– Existem também as hipóteses com mais gremlins: H2, H3 ...

• Porque: – existe sempre mais de uma hipótese explicativa para qualquer

conjunto de dados e,– nenhum conjunto de dados pode confirmar definitivamente uma dada

hipótese,– precisamos apelar para algo além dos fatos para decidir qual

explicação é a melhor: o critério de adequabilidade.

Critério de adequabilidade

A melhor hipótese explicativa para um fenômeno ou conjunto de observações é a que melhor satisfizer ao critério de adequabilidade, medido da seguinte maneira:

• Testabilidade: a hipótese pode ser testada?• Fertilidade: a hipótese fornece predições observáveis para

explicar novos fenômenos?• Faixa de aplicação: quantos fenômenos diferentes já conhecidos

a hipótese pode explicar?• Simplicidade: esta é a explicação mais simples para o fenômeno?• Compatibilidade: a hipótese é consistente com outras crenças

bem estabelecidas?

Critério de adequabilidade

• Vimos que hipóteses não podem ser testadas isoladamente, pois sempre é possível alterar outros aspectos da teoria.

• No caso da hipótese dos gremlins, ela deve explicar mais do que a lâmpada acender.

• Como podemos detectá-los? Quais as previsões novas que a hipótese permite fazer?– Quebrando o tubo e examinando com lupas?– Aquecendo o tubo e ouvindo seus pequenos gritos?

• Uma hipótese é científica se apresenta condições de ser testada, isto é, produz predições novas.

Testabilidade

• Algumas hipóteses podem explicar muitos fatos além dos que a motivaram.

• A teoria da relatividade previu que a luz de estrelas seria desviada de sua trajetória retilínea quando passasse perto de objetos massivos, como o Sol.

• Confirmação da teoria da relatividade em Sobral, Ceará, em 1919 por cientistas britanicos (SEM A PRESENÇA DE EINSTEIN)

Fertilidade

• Quanto mais uma hipótese explica e prediz, mais ela unifica e sistematiza nosso conhecimento. Menos provável é ela ser falsa.

• Um fator importante para a aceitação da teoria de Einstein foi a explicação dada à precessão da órbita de Mercúrio, fato conhecido desde o Sec. XIX.

• Leverrier, usando Newton, explicava 531 segundos de arco, enquanto a medida apontava 574 segundos de arco.

• Postulando a existência de um planeta entre a Terra e o Sol, denominado Vulcano, que nunca foi localizado.

Escopo, limite de validade

• Apesar da “fertilidade” e do “escopo” que a teoria da relatividade demonstrou, era a “simplicidade” e coerência lógica sua maior qualidade, segundo seu criador, Eisntein.

• A teoria heliocêntrica de Copérnico (1514) previa o erro de paralax na observação de estrelas distantes, o que só foi observado em 1838.

Simplicidade

• A teoria heliocêntrica de Ptolomeu podia explicar tanto quanto a teoria heliocêntrica de Copérnico.

• Apesar da teoria heliocêntrica não ter sua previsão confirmada, já havia a muito tempo sido aceita. Devido a sua simplicidade.

Simplicidade

• Auto-consistência é uma condição para o conhecimento.

• Novas hipóteses devem ser tão compatíveis quanto possível com nosso conhecimento já estabelecido.

Compatibilidade

1) A ciência não se faz sem pressupostos:– o mundo tem uma estrutura;– podemos conhecer esta estrutura;– este conhecimento é possível para todos.

2) Construção de hipóteses explicativas para fenômenos de interesse.3) Uso do critério de adequabilidade para decidir entre hipóteses

propostas:– Testabilidade; – Fertilidade;– Faixa de aplicação; – Simplicidade;– Compatibilidade.

Isso não significa que a escolha da melhor hipótese seja subjetiva, mas significa que dois sujeitos igualmente informados devem chegar à mesma conclusão!

Resumindo o método científico

• Enfrentamos hoje muitos problemas:– poluição ambiental;– aquecimento global;– desenvolvimento sócio-econômico desigual.

• Muitos creditam à ciência e à sua visão de mundo esta responsabilidade.

• A ciência não está vinculada a uma determinada visão de mundo.• O método científico é um meio para procurar respostas, não um

conjunto específico de respostas.• Não podemos identificar ciência com suas aplicações, nem o

método científico com seus resultados.

Críticas à ciência

Aula 8 - Dedução e Indução• Lógica formal e lógica simbólica• Tipos de raciocínio: dedução e indução• Argumentos indutivos:

– Indução enumerativa;– Indução analógica;– Indução hipotética.

• Outras lógicas: lógicas paraconsistentes, lógica informal e lógica fuzzy.

Aula 9 - Falácias lógicas• O que é um argumento?• O que é uma falácia? • Falácias informais:

– premissas inaceitáveis;– premissas irrelevantes;– premissas insuficientes;– premissas e argumentos refutáveis.

Sumário das próximas aulas