Metodologia Científica

Prof. Gilson Yukio Sato

Departamento Acadêmico de Eletrônica

Programa de pós-Graduação em Engenharia Biomédica

Ciência e Tecnologia

sato<at>utfpr.edu.br

http://cosmicconvergence.org/?p=8639

Um pouco de história ...

• Ocidental

• Filosofia

• Ciências naturais

https://www.wikiart.org/en/raphael/school-of-athens-detail-from-right-hand-side-showing-diogenes-on-the-steps-and-euclid-1511

http://www.estudopratico.com.br/wp-content/uploads/2014/04/geocentrismo.jpg

http://www.space.com/15684-nicolaus-copernicus.html

http://www.heritage-history.com/index.php?c=read&author=rowbotham&book=scientists&story=galileo

http://www.devicemag.com/2009/08/25/celebrating-galileo-galiles-inventions-the-telescope/

2

21 gtx Experimentação

https://i2.wp.com/www.garethsouthwell.com/wp-content/uploads/2016/12/Descartes-600w.jpg?resize=409%2C600

http://static.businessinsider.com/image/5183ddd16bb3f7be0e00001a/image.jpga/image.jpg

Jacques de Vaucanson (1739)

https://www.thesouloftheworld.com/wp-content/uploads/2013/09/mechanical-duck.jpg

“I have described

this earth, and

indeed this

whole visible

world, as a

machine”

Descartes

Cogito, ergo sum

• Sentidos X Intelecto

• Dúvida metódica

(Hatfield 2016)

http://www.invaluable.com/artist/huens-jean-leon-ybz5nesw5m

http://www.ackademic.com/wp-content/uploads/bfi_thumb/211883-14827-8-30oqbh3om56n18md0ubv28.jpg

https://metaphysicien.files.wordpress.com/2014/09/newtons-law-of-gravitation1.jpg?w=250&h=167

http://australiancurriculumphysics.com.au/fathoming-physics-hsc-textbook/motors-and-generators/1-1-introduction-to-electromagnetism/

Unificação da Eletricidade e do magnetismo

Luz como fenômeno eletromagnético

https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AEM-Wave.gif

http://oglobo.globo.com/sociedade/historia/teoria-da-relatividade-geral-faz-100-anos-este-mes-esta-mais-atual-do-que-nunca-17988827

https://metaphysicien.files.wordpress.com/2014/09/tumblr_mgle5zempq1qaphrco1_500.gif?w=700

ANALOGIA PARA ENTENDER O ENCURVAMENTO DO ESPAÇO-TEMPO

PELA GRAVIDADE

Credit: NASA and European Space Agency (ESA) https://img.purch.com/h/1400/aHR0cDovL3d3dy5zcGFjZS5jb20vaW1hZ2VzL2kvMDAwLzAxOS84MzYvb3JpZ2luYWwvRWluc3RlaW4tY3Jvc3MuanBnPzEzNDMxNzAyMDQ=

CRUZ DE EINSTEIN. A LUZ DE UM QUASAR DESVIADA POR UMA GALÁXIA

https://www.reddit.com/r/pics/comments/3wpjbo/solvay_conference_1927/

http://www.salon.com/topic/charles_darwin/

https://www.cai.cam.ac.uk/news/watson-lecture-marks-centenary-of-birth-of-francis-crick

http://apuntesbiotecnologiageneral.blogspot.com.br/2014/09/adn-la-molecula-de-la-vida.html

TECNOLOGIA

Aplicação da ciência Técnicas e métodos

Ferramentas

Sistemas

Aplicações práticas

Processos

Equipamentos Utensílios

Habitação Vestuário

http://news.stanford.edu/2015/11/23/trace-invention-tools-112315/

https://en.wikipedia.org/wiki/Control_of_fire_by_early_humans

https://www.nottingham.ac.uk/archaeology/research/projects/current/pottery-charnwood.aspx

https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_agriculture

http://factsanddetails.com/world/cat56/sub362/item1506.html

https://global.britannica.com/technology/aqueduct-engineering

https://en.wikipedia.org/wiki/Parthenon

https://br.pinterest.com/pin/449515606536093340/

http://2012books.lardbucket.org/books/a-primer-on-communication-studies/s15-01-technological-advances-from-th.html

http://www.designhistory.org/Type_milestones_pages/Gutenberg.html

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https://br.pinterest.com/mush60/nautical-navigation/

http://www.historyrundown.com/did-james-watt-really-invent-the-steam-engine/

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http://www.physicianshearingservices.com/blog/the-history-of-hearing-aids/

https://media.ford.com/content/fordmedia/fna/us/en/features/celebrating-the-moving-assembly-line-in-pictures.html

https://medical.toshiba.com/products/computed-tomography/aquilion-one-family/technology.php

http://www.embraer.com/pt-BR/Aeronaves/Paginas/Home.aspx

https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/curiosityrover_buckskinpanorama_pia19808.jpg

Ciência

E a Ciência ?

Como funciona o mundo ?

Entender, explicar e prever o mundo

Conhecimento sobre o mundo

Processo de como investigar o mundo

Ciência

• The pursuit of ignorance

• Stuart Firestein

• https://www.ted.com/talks/stuart_firestein_the_pursuit_of_ignorance

Conhecimento Científico

Conhecimento

• Crença verdadeira justificada

• Verdadeira • Ex: “Eu sei que o medicamento XXX diminui a febre ... ”

• Justificada • Ex: “... porque estudos clínicos demonstraram sua

eficácia.”

(Steup 2016)

Justificação

• Evidência X Confiabilidade

• Evidências • Experiências de percepção, introspecção, memória,

intuição

• Confiabilidade • Confiabilidade do processo de obtenção da evidência

(Steup 2016)

Fontes de conhecimento e justificação

• Percepção • Sujeita a falha ?

• Introspecção • Inquestionável ? Incorrigível ?

• Memória • Conhecimento sobre o passado ?

(Steup 2016)

Fontes de conhecimento e justificação

• Razão • Justificação a priori ?

• Testemunho • Confiável ?

(Steup 2016)

Tipos de conhecimento

• Ideológico

• Religioso

• Filosófico

• Científico

(Viegas 1999)

Ideológico • Ideologia como conjunto de crenças sobre o mundo

que não podem ser empiricamente refutáveis

• Não-racional, assistemático, valorativo

• Infalibilidade, pois é representação da ideia do sujeito

• Justificação (desculpas) e não argumentação

(Viegas 1999)

Religioso • Permite relacionar-se com o mundo por meio de

crenças

• Inspiracional, sistemático, valorativo

• Infalibilidade, admite contradição

• Aceitação

(Viegas 1999)

Filosófico • Reflexão sobre a realidade global, buscando suas

razões últimas

• Totalmente racional, sistemático, valorativo

• Prescinde da experiência, baseado na reflexão

• Especulativo

(Viegas 1999)

Científico • Começa na experiência (empírico) em direção a

sistematização

• Contingencial, sistemático, factual

• Baseado na dúvida

• Processo de geração sem fim

(Viegas 1999)

K Científico: critérios internos • Coerência (ausência de contradições)

• Consistência (robusto a argumentos contrários)

• Originalidade (não tautológico)

• Objetividade (a realidade como ela é)

(Viegas 1999)

K Científico: critérios externos • Intersubjetividade

• Divulgação

• Comparação crítica

• Reprodutibilidade

• Reconhecimento

(Viegas 1999)

Raciocínio Científico

Introdução

• Fatos científicos são obtidos pelo uso de raciocínio e inferência científicos

• Dedução e indução

(Okasha 2002)

Raciocínio dedutivo / Inferência dedutiva

(Okasha 2002)

P1: TODOS FRANCESES GOSTAM DE VINHO TINTO

P2: PIERRE É FRANCÊS

C: PORTANTO, PIERRE GOSTA DE VINHO TINTO

Raciocínio indutivo / Inferência indutiva

(Okasha 2002)

P1: OS PRIMEIROS CINCO OVOS DA CAIXA ESTAVAM PODRES

P2: TODOS OVOS TEM A MESMA DATA DE VALIDADE

C: PORTANTO, O SEXTO OVO ESTARÁ PODRE TAMBÉM

Dedutivo x Indutivo

(Okasha 2002)

SE P1 ← VERDADEIRO

SE P2 ← VERDADEIRO

ENTÃO C ← VERDADEIRO

SE P1 ← VERDADEIRO

SE P2 ← VERDADEIRO

ENTÃO C ????

DEDUTIVO INDUTIVO

Raciocínio Indutivo

• No cotidiano • O sol nascerá amanhã porque ele nasceu todos os dias

• O carro vai virar para a direita, pois sempre que eu girei o volante no sentido horário ele virou para direita

• Seu computador não vai explodir quando você o ligar amanhã, porque ele nunca explodiu antes

(Okasha 2002)

Raciocínio Indutivo

• Na ciência • Pessoas portadoras de Síndrome de Down

possuem 47 cromossomos ao invés de 46 (três cópias do cromossomo 21), pois todos portadores testados apresentaram 47 cromossomos.

• Newton elaborou sua teoria da gravitação universal a partir dos corpos celestes próximos a Terra e inferiu que a lei valeria para todos corpos celestes.

(Okasha 2002)

Raciocínio Indutivo

• Usado na ciência corrente

• Baseado na coleta de dados

• Um medicamento é seguro ?

• Um tratamento é efetivo ?

• XX causa YY ?

• ...

(Okasha 2002)

Prova

• A inferência dedutiva pode gerar uma prova ?

• Sim

• A inferência indutiva pode gerar uma prova ?

• Rigorosamente, não. Pode gerar evidências mais ou menos fortes

(Okasha 2002)

Teoria Científica

• “conjunto de proposições sistematizadas, verificadas ou não, para explicar determinado fato”

• Permite formular hipóteses (que devem ser testadas)

• Permite fazer previsões (que podem ou não se confirmadas)

(Viegas 1999)

Falseabilidade de Popper • Para Popper, a principal característica da teoria

científica deve ser a falseabilidade

• Previsões feitas a partir da teoria devem poder ser testadas e demonstradas falsas

• Não se deveria aceitar “ajustes”na teoria para justificar resultados contraditórios com a previsão

• Mas, cientistas normalmente não abandonam teorias após alguns resultados contraditórios

(Okasha 2002)

Falseabilidade de Popper • Muitas teorias vigentes são contrariadas por

observações

• Até que ponto deve-se tentar explicar as contradições dentro da teoria vigente?

• Em que ponto deve-se abandonar uma teoria ?

• A falseabilidade pode ser usada para separar ciência do que não é ?

(Okasha 2002)

Falseabilidade de Popper • A indução é usada extensivamente na ciência

corrente

• Usando indução, não é possível provar que uma teoria é verdadeira, mas é possível provar que ela é falsa

• Mas geralmente o cientista busca provar que uma teoria é verdadeira

• Será o raciocínio indutivo adequado para elaboração de teorias científicas ?

(Okasha 2002)

Indução: uniformidade da natureza

• Pressuposto da uniformidade da natureza (Hume)

• “todos corpos celestes observados até agora obedecem a lei de gravitação de Newton” → indução → “todos corpos celestes obedecem a lei de gravitação de Newton”

• É possível provar que o pressuposto da uniformidade é verdadeiro ?

(Okasha 2002)

Indução: aspecto pragmático

• O raciocínio indutivo tem funcionado até agora

• Muito do que fazemos é baseado em inferências indutivas

• A confiança na indução é inteiramente racional ?

(Okasha 2002)

Indução: probabilidade

• O raciocínio indutivo não pode conduzir a certeza, mas pode conduzir a uma conclusão provável

• A probabilidade pode ser maior ou menor

• A probabilidade resolve o problema da incerteza no uso da indução ?

(Okasha 2002)

Indução: natureza humana

• O raciocínio indutivo é considerado, por alguns, parte da natureza humana

• Usamos o raciocínio indutivo cotidianamente

• Algo que é parte da natureza humana precisa ser justificado?

(Okasha 2002)

Inferência à melhor explicação

(Okasha 2002)

P1: O QUEIJO NA DESPENSA DESAPARECEU, RESTARAM APENAS ALGUMAS MIGALHAS

P2: O SOM DE ARRANHÕES FOI OUVIDO NA DESPENSA ONTEM A NOITE

C: PORTANTO, O O QUEIJO FOI COMIDO POR UM RATO

Inferência à melhor explicação

• Não é um raciocínio dedutivo

• Não é um raciocínio indutivo

• É uma inferência à melhor explicação • Podem haver outras explicações ? Sim, mas a mais

plausível foi adotada

• Que critérios usar para definir a explicação mais plausível ?

(Okasha 2002)

Inferência à melhor explicação

• Simplicidade e parcimônia como critérios • Menor número de pressupostos

• Navalha de Occam

• Seriam a simplicidade e a parcimônia os melhores ou únicos critérios para inferências?

(Okasha 2002), (Nehmzow 2005)

Revoluções Científicas

Introdução

• Em 1963, Thomas Kuhn publica “A Estrutura das Revoluções Científicas”

• Naquele momento, a concepção lógico positivista da ciência dominava a cena: a ciência devia ser racional e objetiva, i.e. • Discussões seriam resolvidas de forma objetiva

• O mérito de teorias seria avaliado sem viés

• Teorias seriam selecionadas com base em observações neutras

(Okasha 2002)

Revoluções científicas

• Exemplos: copernicaniana, einsteiniana, darwiniana

• Entre uma revolução e outra: “ciência normal”

• A “ciência normal” é desenvolvida dentro de um paradigma

(Okasha 2002)

Paradigmas

• Componente 1: conjunto de pressupostos teóricos fundamentais aceitos pela comunidade

• Componente 2: conjunto de “exemplares”ou problemas específicos resolvidos por esses pressupostos

(Okasha 2002)

Paradigmas

• Dentro de um paradigma, a comunidade sabe: • Como a pesquisa deve evoluir no futuro

• Quais são os problemas relevantes e pertinentes

• Quais são os métodos adequados para estudar esses problemas

• Como deve ser uma solução aceitável para esses problemas

(Okasha 2002)

“Ciência normal” • Aceita o paradigma, não o testa

• Repeita os limites do paradigma

• O cientista estuda problemas de desencontro entre o previsto pela teoria e fatos experimentais

• O cientista busca eliminar esses problemas alterando minimamente o paradigma

• O paradigma vai sendo refinado, detalhado e aplicado

(Okasha 2002)

“Ciência normal”: transição • Enquanto o paradigma vai sendo refinado surgem

anomalias

• Enquanto poucas, as anomalias são ignoradas

• As anomalias vão se acumulando e a confiança no paradigma vai diminuindo

• Alternativas ao paradigma corrente são apresentadas

• Uma das alternativas torna-se o novo paradigma

(Okasha 2002)

Adoção de um novo paradigma • A adoção de um novo paradigma exige, em alguma

medida, um ato de fé, não somente evidências objetivas

• A adoção de um novo paradigma envolve a pressão dos membros da comunidades e advogados de diferentes paradigmas

• Com essa posição Kuhn ataca a concepção de uma ciência totalmente racional e objetiva

(Okasha 2002)

Adoção de um novo paradigma • Kuhn questiona também a linearidade do processo

• A ciência não evolui do errado para o certo

• Kuhn sugere que os fatos estão escorados no paradigma, ou seja, quando o paradigma muda, os fatos mudam também

• Como escolher um paradigma se os dados e fatos para essa escolha dependem do paradigma adotado ?

(Okasha 2002)

Pós-Kuhn • O quão objetiva e racional é a ciência ?

• Existe uma verdade objetiva a ser descoberta ?

(Okasha 2002)

Paradigma

• The science of scent

• Luca Turin

• https://www.ted.com/talks/luca_turin_on_the_science_of_scent

Referências VIEGAS, Waldyr. Fundamentos de Metodologia Científica. Brasília: Paralelo 15. 1999.

HATFIELD, Gary. René Descartes. The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Summer 2016 Edition), Edward N. Zalta (ed.), URL = <https://plato.stanford.edu/archives/sum2016/entries/descartes/>.

STEUP, Matthias. Epistemology. The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Fall 2016 Edition), Edward N. Zalta (ed.), URL = <https://plato.stanford.edu/archives/fall2016/entries/epistemology/>.

OKASHA, Samir. Philosophy of Science. Oxford: Oxford University Press. 2002.