La scienza è un approccio sistematico e logico per scoprire come funzionano le cose nell'universo. È anche il corpo di conoscenza accumulato attraverso le scoperte su tutte le cose nell'universo.
La parola "scienza" deriva dalla parola latina scientia, che è conoscenza basata su dati dimostrabili e riproducibili, secondo il Dizionario Merriam-Webster. Fedele a questa definizione, la scienza mira a risultati misurabili attraverso test e analisi. La scienza si basa su fatti, non opinioni o preferenze. Il processo scientifico è progettato per sfidare le idee attraverso la ricerca. Un aspetto importante del processo scientifico è che si concentra solo sul mondo naturale, secondo l'Università della California. Tutto ciò che è considerato soprannaturale non rientra nella definizione di scienza.
Il metodo scientifico
Quando conducono ricerche, gli scienziati usano il metodo scientifico per raccogliere prove misurabili ed empiriche in un esperimento correlato a un'ipotesi (spesso sotto forma di un'istruzione if / then), i risultati mirano a sostenere o contraddire una teoria.
"Come biologo sul campo, la mia parte preferita del metodo scientifico è essere sul campo per raccogliere i dati", ha detto Jaime Tanner, professore di biologia al Marlboro College, a Live Science. "Ma ciò che rende davvero divertente è sapere che stai cercando di rispondere a una domanda interessante. Quindi il primo passo per identificare le domande e generare possibili risposte (ipotesi) è anche molto importante ed è un processo creativo. Quindi, una volta raccolti i dati, analizzalo per vedere se la tua ipotesi è supportata o meno. "
I passaggi del metodo scientifico vanno in questo modo:
- Fai un'osservazione o osservazioni.
- Poni domande sulle osservazioni e raccogli informazioni.
- Formare un'ipotesi - una descrizione provvisoria di ciò che è stato osservato e fare previsioni basate su tale ipotesi.
- Metti alla prova le ipotesi e le previsioni in un esperimento che può essere riprodotto.
- Analizzare i dati e trarre conclusioni; accetta o rifiuta l'ipotesi o modifica l'ipotesi se necessario.
- Riproduce l'esperimento fino a quando non ci sono discrepanze tra osservazioni e teoria. "La replica di metodi e risultati è il mio passo preferito nel metodo scientifico", ha detto a Live Science Moshe Pritsker, ex ricercatore post-dottorato presso la Harvard Medical School e CEO di JoVE. "La riproducibilità degli esperimenti pubblicati è il fondamento della scienza. Nessuna riproducibilità - nessuna scienza."
Alcune basi fondamentali per il metodo scientifico:
- L'ipotesi deve essere verificabile e falsificabile, secondo la North Carolina State University. Falsificabile significa che ci deve essere una possibile risposta negativa all'ipotesi.
- La ricerca deve comprendere il ragionamento deduttivo e il ragionamento induttivo. Il ragionamento deduttivo è il processo di utilizzo delle premesse vere per giungere a una conclusione logica vera, mentre il ragionamento induttivo prende l'approccio opposto.
- Un esperimento dovrebbe includere una variabile dipendente (che non cambia) e una variabile indipendente (che cambia).
- Un esperimento dovrebbe includere un gruppo sperimentale e un gruppo di controllo. Il gruppo di controllo è confrontato con il gruppo sperimentale.
Teorie e leggi scientifiche
Il metodo scientifico e la scienza in generale possono essere frustranti. Una teoria non è quasi mai provata, anche se alcune teorie diventano leggi scientifiche. Un esempio sarebbero le leggi di conservazione dell'energia, che è la prima legge della termodinamica. La dottoressa Linda Boland, neurobiologa e presidente del dipartimento di biologia dell'Università di Richmond, in Virginia, ha dichiarato a Live Science che questa è la sua legge scientifica preferita. "Questo è quello che guida gran parte della mia ricerca sull'attività elettrica cellulare e afferma che l'energia non può essere creata o distrutta, solo cambiata nella forma. Questa legge mi ricorda continuamente le molte forme di energia", ha detto.
Una legge descrive semplicemente un fenomeno osservato, ma non spiega perché il fenomeno esiste o cosa lo causa. "Nella scienza, le leggi sono un punto di partenza", ha affermato Peter Coppinger, professore associato di biologia e ingegneria biomedica presso il Rose-Hulman Institute of Technology. "Da lì, gli scienziati possono quindi porre le domande, 'Perché e come?'"
Le leggi sono generalmente considerate senza eccezioni, anche se alcune leggi sono state modificate nel tempo dopo che ulteriori test hanno riscontrato discrepanze. Ciò non significa che le teorie non siano significative. Affinché un'ipotesi diventi una teoria, devono essere eseguiti test rigorosi, in genere su più discipline da parte di gruppi separati di scienziati. Dire che qualcosa è "solo una teoria" è un termine da laico che non ha alcuna relazione con la scienza. Per la maggior parte delle persone una teoria è un sospetto. Nella scienza, una teoria è la struttura per osservazioni e fatti, ha detto Tanner a Live Science.
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Una breve storia della scienza
Le prime prove scientifiche si possono trovare nella preistoria, come la scoperta del fuoco, l'invenzione della ruota e lo sviluppo della scrittura. Le prime tavolette contengono numeri e informazioni sul sistema solare. La scienza è diventata decisamente più scientifica nel tempo, tuttavia.
1200: Robert Grosseteste ha sviluppato la struttura per i metodi adeguati della moderna sperimentazione scientifica, secondo la Stanford Encyclopedia of Philosophy. I suoi lavori includevano il principio secondo cui un'indagine deve essere basata su prove misurabili che sono confermate da prove.
1400: Leonardo da Vinci ha iniziato i suoi quaderni alla ricerca di prove del fatto che il corpo umano è microcosmico. L'artista, lo scienziato e il matematico hanno anche raccolto informazioni sull'ottica e l'idrodinamica.
1500: Nicolaus Copernicus ha avanzato la comprensione del sistema solare con la sua scoperta dell'eliocentrismo. Questo è un modello in cui la Terra e gli altri pianeti ruotano attorno al sole, che è il centro del sistema solare.
1600: Johannes Kepler si basava su queste osservazioni con le sue leggi sul moto planetario. Galileo Gallilei perfezionò una nuova invenzione, il telescopio, e lo usò per studiare il sole e i pianeti. Il 1600 vide anche progressi nello studio della fisica mentre Isaac Newton sviluppava le sue leggi del movimento.
1700: Benjamin Franklin ha scoperto che il fulmine è elettrico. Ha anche contribuito allo studio dell'oceanografia e della meteorologia. La comprensione della chimica si è evoluta anche durante questo secolo quando Antoine Lavoisier, soprannominato il padre della chimica moderna, ha sviluppato la legge di conservazione della massa.
1800: Le pietre miliari includevano le scoperte di Alessandro Volta riguardanti le serie elettrochimiche, che portarono all'invenzione della batteria. John Dalton ha anche introdotto la teoria atomica, secondo la quale tutta la materia è composta da atomi che si combinano per formare molecole. Le basi del moderno studio della genetica avanzarono mentre Gregor Mendel svelava le sue leggi sull'eredità. Più tardi nel secolo, Wilhelm Conrad Röntgen scoprì i raggi X, mentre la legge di George Ohm fornì le basi per comprendere come sfruttare le cariche elettriche.
1900: Le scoperte di Albert Einstein, che è meglio conosciuto per la sua teoria della relatività, hanno dominato l'inizio del 20 ° secolo. La teoria della relatività di Einstein è in realtà due teorie separate. La sua teoria della relatività speciale, che ha delineato in un articolo del 1905, "L'elettrodinamica dei corpi in movimento", ha concluso che il tempo deve cambiare in base alla velocità di un oggetto in movimento rispetto al quadro di riferimento di un osservatore. La sua seconda teoria della relatività generale, che ha pubblicato come "The Foundation of the General Theory of Relativity", ha avanzato l'idea secondo cui la materia causa la curva dello spazio.
La medicina è cambiata per sempre con lo sviluppo del vaccino contro la polio nel 1952 di Jonas Salk. L'anno seguente, James D. Watson e Francis Crick scoprirono la struttura del DNA, che è una doppia elica formata da coppie di basi attaccate a una spina dorsale zucchero-fosfato, secondo la National Library of Medicine degli Stati Uniti.
2000: Il 21 ° secolo ha visto la prima bozza del genoma umano completata, portando a una maggiore comprensione del DNA. Ciò ha avanzato lo studio della genetica, il suo ruolo nella biologia umana e il suo uso come predittore di malattie e altri disturbi.
