1 Introdução

Hoje em dia existe muita confusão sobre o significado da palavra ‘ciência’. Existem pessoas que afirmam, por exemplo, que a Astrologia é uma ciência. Existem outras áreas que normalmente são consideradas científicas mas que não fazem uso do método científico. Por isso, tais áreas ainda não fazem parte da Ciência de fato. Mas como podemos fazer para saber se algo é Ciência ou não? Para saber se algo é ou não é Ciência, precisamos conhecer o método científico. Ciência é o método científico em funcionamento. Em outras palavras, Ciência é uma classe de métodos de investigação e suas aplicações em cada assunto. Mas, para entender razoavelmente bem o método científico, é preciso estudar muito este assunto.

A maneira como falaremos do método científico neste texto é um pouco diferente do que normalmente encontramos em livros didáticos. Procuramos destacar aqui algo que tenha mais a ver com os princípios que fazem com que a Ciência seja tão eficiente.

A seguir, apresentaremos as primeiras coisas que devem ser entendidas para que se possa estudar o método científico.

O método científico é como uma moeda que tem duas faces mas, ainda assim, apresenta unidade de fundamentos. Vamos ver isto a seguir.

2 Os Dois Fundamentos

A Ciência apóia-se em duas colunas (em sentido figurado) que, por sua vez, têm um fundamento comum. Estas "colunas" são as seguintes:

— Observação controlada.

— Sistematização formal.

A observação controlada corresponde à parte experimental, prática, da Ciência. É nesta fase da Ciência que ocorrem pesquisas em laboratórios, pesquisas de campo, observações astronômicas, etc.

A sistematização formal é a parte teórica da Ciência, na qual comparamos dados, elaboramos teorias, comparamos e testamos idéias, tiramos conclusões, enfim, procuramos aproveitar ao máximo as informações obtidas pela observação controlada.

Tentaremos, a seguir, formar uma primeira idéia sobre o que significam estes dois itens.

2.1 Observação Controlada

Observação controlada é uma forma especial de obter informações sobre o que desejamos estudar.

Podemos dividir a observação controlada nas seguintes etapas:

1. Observação preliminar.

2. Planejamento da coleta de informações.

3. Coleta de informações.

4. Elaboração de dados a partir das informações coletadas.

Vamos comentar a seguir cada uma destas etapas.

2.1.1 Observação Preliminar

Esta fase inclui desde o primeiro contato com o assunto que pretendemos estudar até o ponto em que formamos alguma idéia inicial sobre o assunto.

Por exemplo, vamos supor que o assunto que desejamos investigar seja a queda de objetos que soltamos no ar. As observações preliminares sobre este assunto começam quando ainda somos bebês e notamos o que ocorre com brinquedos que caem quando os soltamos.

Experiências deste tipo normalmente continuam ocorrendo durante toda a nossa vida. Desta forma, formamos uma idéia intuitiva sobre este tipo de fenômeno.

Estas experiências e observações fazem parte do que chamamos de observação preliminar.

Nesta etapa podemos ainda pensar sobre o assunto de uma forma que possamos entender melhor o estado atual de nosso conhecimento sobre o assunto. Normalmente, usamos nesta etapa o que poderíamos chamar de raciocínio filosófico.

2.1.2 Planejamento

Nesta etapa, usamos as idéias que formamos na etapa anterior a fim de planejar testes para que as idéias sejam testadas e aperfeiçoadas ou substituídas.

Para podermos entrar nesta etapa de maneira apropriada, precisamos ter certos conhecimentos de uma área da Matemática denominada Estatística.

Os métodos da Estatística nos permitem aproveitar melhor os conhecimentos de que dispomos para planejar observações mais eficientes e também para aproveitar melhor as informações coletadas na próxima etapa.

Sem a ajuda da Estatística, é praticamente impossível planejar e aproveitar observações e experiências de forma que possamos confiar que seus resultados tenham pouca chance de ser coincidências.

2.1.3 Coleta de Informações

Nesta etapa, colocamos em prática o que foi planejado na etapa anterior.

Nesta etapa, efetuamos medidas, fazemos experiências, anotamos resultados, refazemos experiências, repetimos observações, etc.

2.1.4 Elaboração de Dados

Nesta etapa, utilizamos as informações coletadas na etapa anterior e as expressamos em linguagem matemática. Estas informações expressas devidamente em linguagem matemática chamam-se dados.

Os dados podem ser expressos em forma de números, gráficos, fórmulas, etc., acompanhados de comentários que especifiquem as condições em que as observações foram feitas.

2.2 Sistematização Formal

Esta fase do método científico é a que requer maior conhecimento matemático por parte dos cientistas. Não comentaremos muito esta fase porque sua compreensão é menos acessível.

Sistematização formal é o processo de elaborar e utilizar modelos matemáticos que expressem aspectos do assunto em estudo.

Nesta etapa, geralmente trabalhamos com fórmulas matemáticas que expressam os conhecimentos que já temos e, com as quais, podemos obter resultados que ainda não conhecíamos.

3 Palavras Importantes

Vamos ver agora o significado de algumas das mais importantes palavras que costumamos usar quando falamos em método científico.

3.1 Axioma

Axioma é o ponto de partida de uma linha de raciocínio matemático, isto é, um axioma é um princípio.

Axioma é sinônimo de postulado.

3.2 Hipótese

A palavra hipótese tem mais de um significado.

1. Pode significar uma afirmação que se faz sobre alguma coisa e que pode ser verdadeira ou falsa. Neste caso, estamos interessados em descobrir maneiras de saber se a hipótese é falsa ou verdadeira.

2. Pode significar um princípio, isto é, um ponto de partida de uma linha de raciocínio. Neste caso, a hipótese também pode ser chamada de axioma ou de postulado.

3.3 Lei

A palavra ‘lei’ pode ser usada com mais de um significado.

1. Lei pode significar uma regularidade da Natureza, isto é, algo que sempre acontece de determinada maneira em determinadas circunstâncias. Geralmente, tais leis devem ser encontradas por cientistas experimentais (que fazem medições, experiências, observações, etc.).

2. Às vezes, também usamos esta palavra para significar certas equações de teorias que funcionam bem.

3.4 Modelo

Um modelo é uma forma de representar características de alguma coisa.

Por exemplo, um texto que descreve algo pode ser considerado um modelo.

Uma maquete também é um modelo.

Um automóvel de brinquedo é um modelo que pode representar um carro de verdade.

Podemos classificar os modelos em duas categorias, como veremos a seguir.

1. Modelos formais ou científicos: são representações que usam rigorosamente uma linguagem e uma metodologia da Matemática.

2. Não-formais ou não-científicos: todos os modelos que não se encaixam na categoria formal.

3.5 Postulado

O mesmo que axioma.

3.6 Teoria

A palavra ‘teoria’ é praticamente um sinônimo da palavra ‘modelo’.

A diferença é que normalmente usamos a palavra ‘teoria’ para significar modelos que descrevem muitas coisas. Por exemplo, a "Teoria Eletromagnética" descreve os fenômenos eletromagnéticos. Podemos, por exemplo, usar esta teoria para fazer um modelo (que é mais simplificado) que represente um circuito de rádio, TV ou computador.

4 O Fundamento Maior

A Matemática é o que sustenta o método científico tanto na parte experimental, por meio da Estatística, quanto na parte teórica, isto é, no processo de elaboração e uso de modelos matemáticos.

A parte da Estatística que pode ser considerada mais importante para os métodos experimentais chama-se "Teoria da Informação". Para evitar dúvidas, o leitor pode entender "Teoria da Informação" segundo a abordagem de Solomon Kullback, em "Information Theory and Statistics" (copyright 1959 by Solomon Kullback; copyright 1968 by Dover Publications, Inc.).

Para desenvolver e estudar modelos, por outro lado, usamos as mais variadas áreas da Matemática. As áreas mais usadas são: Equações Diferenciais, Cálculo Vetorial, Cálculo Tensorial, Espaços Vetoriais, Estatística, Variedades Diferenciáveis, Álgebras, etc.

O raciocínio matemático, também chamado de raciocínio formal, é importante para que erros possam ser mais facilmente identificados e para que possamos penetrar em certas áreas inacessíveis à intuição humana desarmada.