Osservazione, ipotesi, sperimentazione, teoria

Una delle cose che ho notato leggendo i forum del fatto quotidiano è che molte persone ignorano quale sia il ciclo di vita di una teoria scientifica e confondano osservazione con sperimentazione, ipotesi con teoria.

Vediamo grosso modo come funziona la creazione di una nuova teoria scientifica; la base è sempre l’osservazione. Cos’è l’osservazione? semplicemente la mera registrazione di un fatto: “ho visto un palloncino azzurro volare via e una palla rossa verso il basso”.

Un’osservazione è solo quello. Prova poco e dimostra solo il fatto in se, non dice nulla sulle cause, non spiega alcun perché; “perché il palloncino invece di cadere è volato via, perché invece la palla è caduta?”.

L’osservazione non lo spiega, l’osservazione è solo un fatto.

Per spiegare il fenomeno devo fare una ipotesi; ipotizzo che il peso dipenda dal colore degli oggetti: gli oggetti “azzurri” tendono a salire mentre gli oggetti  “rossi” tendono a cadere, e che il peso dipenda da quanto azzurro e quanto rosso ci sia nel corpo (la celeberrima teoria cromogravitazionale(1) di Shevathas). Magari formalizzo la mia ipotesi con una formula matematica:

P = α⋅R – β⋅A

Il peso è dato dalla differenza fra il peso della componente rossa (R) moltiplicato per una costante di proporzionalità (α) meno il peso della componente azzurra (A) anche lui moltiplicato per una costante di proporzionalità (β).

Creata l’ipotesi questa va verificata mediante degli esperimenti. Cos’è un esperimento ? Un esperimento altro non è che una osservazione fatta però prestando attenzione alle condizioni nelle quali viene svolto l’esperimento e cercando di misurare il fenomeno oggetto dell’osservazione allo scopo di verificare se l’ipotesi riesce a spiegare bene il fenomeno. E per fare questo non basta una sola osservazione ma ne devono venire svolte diverse sotto diverse condizioni sperimentali. Nel nostro caso: verificare che il peso dipenda solo dal colore del corpo e non, ad esempio, dal materiale usato per gonfiare il palloncino. Quindi per verificare se il peso dell’oggetto è dovuto solo al colore possiamo operare in diversi modi:

  1. Operare usando una luce monocromatica, che ovviamente altera i colori dei corpi e vedere se ci son variazioni di peso.
  2. Prendere due corpi uguali, ad esempio due barattoli di vernice bianca, e provare a versare in uno un pigmento rosso e nell’altro un pigmento blu e pesarli per vedere se ci son differenze.
  3. Prendere dei palloncini azzurri tutti uguali, riempirli con gas diversi e pesarli.

Ovviamente le condizioni devono essere il più possibile uguali per entrambi i corpi che vogliamo pesare. Dovrebbe essere logico che un corpo pesato sulla luna pesa di meno di un corpo pesato sulla terra, d’altra parte il cielo è azzurro, no ?

Fatto questo si descrivono gli esperimenti ed i risultati ottenuti in un paio di articoli scientifici che verranno letti e valutati dal resto degli specialisti della materia (peer review) e non dall’uomo della strada o dalla casalinga di Voghera.

Se gli esperimenti vanno a buon fine e il modello matematico sembra descrivere bene il fenomeno l’ipotesi verrà accettata e diventerà una teoria. Magari la teoria potrà venire usata per prevedere nuovi fenomeni, ad esempio il comportamento di un palloncino giallo o viola, nuovi comportamenti che verranno sottoposti anche loro a verifiche sperimentali.

Se invece gli esperimenti si dimostrano in disaccordo con la teoria, ad esempio lo stesso palloncino riempito di elio vola via e di anidride carbonica invece casca a terra, l’ipotesi dovrà essere rigettata.

E qui si aprono alcune strade: o si modifica l’ipotesi iniziale per giustificare gli esperimenti falliti: “il palloncino con elio sale perché l’elio è un gas azzurro mentre il neon è un gas rosso”, o si contestano gli esperimenti: “son falliti perché son stati fatti in un laboratorio alla luce artificiale che falsa i colori”, oppure, spesso la più gettonata, se la si prende contro la famigerata lobby dei fisici: “rigettano la mia teoria perché dovrebbero cambiare drasticamente il loro modo di pensare”…

Ovviamente se si modifica l’ipotesi bisogna tornare a sperimentare cercando di individuare quale sia stata la causa che ha falsato l’esperimento(2).

Quindi il ciclo di una teoria scientifica è:

osservazioni –>

creazione di una ipotesi per spiegare le osservazioni –>

verifica sperimentale dell’ipotesi –>

se la verifica ha avuto successo l’ipotesi diviene teoria, se invece fallisce si deve cercare di modificare l’ipotesi o rigettarla.

Con il caso della piccola Sara e della cura Stamina molti, comprese le iene, si son fermati all’osservazione (un miglioramento non si capisce se dovuto alla cura o ad altre cause) senza passare alla fase sperimentale. Rendendo teoria un’ipotesi a causa della vox populi e non delle prove sperimentali. Come dire: Galileo aveva torto perché il popolo credeva al sistema geocentrico.

PS

Come esercizio si provi a calcolare il crackpot index della cromogravitazione.

(1) Esiste, e funziona la cromodinamica quantistica e non può esistere una cromogravitazione?

(2) Cosa che spesso ha portato ad aprire nuovi campi di ricerca, ad esempio il fenomeno della precessione del perielio dell’orbita di mercurio.

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2 pensieri su “Osservazione, ipotesi, sperimentazione, teoria

  1. questo perch+ non hai fede,io vedo e credo…lo sanno tutti che i palloncini volano perche soggetti alla forza gravitazionale di Mongo,me l’ha detto mio zio nel ’79 e nel’80 c’è stata la prova definitiva.

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