1. 1. Estatstica Experimental:Planejamento de ExperimentosVerso Preliminar Joo Gilberto Corra da Silva Universidade Federal de Pelotas Instituto de Fsica e Matemtica Departamento de Matemtica e Estatstica
2. 2. Estatstica Experimental:Planejamento de Experimentos Verso PreliminarJoo Gilberto Corra da SilvaPelotas, 2007
3. 3. "Inductive inference is the only process known to us by which essentially new knowledgecomes into the world." (R. A. Fisher. The design of experiments, 8th ed. Oliver and Boyd,1966.)"Experimental observations are only experience carefully planned in advance, anddesigned to form a secure basis of new knowledge." (R. A. Fisher. The design ofexperiments, 8th ed. Oliver and Boyd, 1966.)
4. 4. CONTEDO 1. Cincia e Mtodo Cientfico 2. Pesquisa Cientfica 3. Mtodos de Pesquisa Cientfica 4. Pesquisa Experimental 5. Conceitos Bsicos da Pesquisa Experimental 6. Planejamento do Experimento e Delineamento Experimental: Requisitos ePrincpios Bsicos 7. Planejamento das Caractersticas Respostas 8. Planejamento das Caractersticas Explanatrias 9. Planejamento das Caractersticas Estranhas e do Controle Experimental10. Estrutura das Unidades e Delineamento do Experimento11. Estruturas de Experimento Ortogonais Apndice
5. 5. Estatstica Experimental:Planejamento de ExperimentosVerso Preliminar Joo Gilberto Corra da Silva Pelotas, 2006
6. 6. CONTEDO 1. Cincia e Mtodo Cientfico 2. Pesquisa Cientfica 3. Mtodos de Pesquisa Cientfica 4. Pesquisa Experimental 5. Conceitos Bsicos da Pesquisa Experimental 6. Planejamento do Experimento e Delineamento Experimental: Requisitos ePrincpios Bsicos 7. Planejamento da Resposta 8. Planejamento das Condies Experimentais 9. Planejamento das Caractersticas Estranhas e do Controle Experimental10. Estrutura das Unidades e Delineamento do Experimento Apndice
7. 7. 1Cincia e Mtodo CientficoContedo1.1 Introduo....................................................................................................................... 21.2 Fontes do Conhecimento ................................................................................................ 31.2.1Conhecimento emprico............................................................................................ 31.2.2Conhecimento mtico................................................................................................ 31.2.3Conhecimento teolgico ........................................................................................... 41.2.4Conhecimento filosfico............................................................................................ 41.2.5Conhecimento cientfico ........................................................................................... 51.3 Relao da Cincia com a Filosofia ................................................................................ 61.4 Breve Histria da Cincia................................................................................................ 81.4.1A cincia na antiguidade........................................................................................... 81.4.2A cincia na ps-renascena.................................................................................... 81.4.3A cincia no sculo 17.............................................................................................. 91.4.4A cincia no sculo 18............................................................................................ 101.4.5A cincia no sculo 19............................................................................................ 111.4.6A cincia no sculo 20............................................................................................ 111.5 Mtodo Cientfico.......................................................................................................... 131.6 Estratgia e Ttica da Cincia ...................................................................................... 151.6.1Estratgia cientfica ................................................................................................ 151.6.2Ttica cientfica ...................................................................................................... 181.7 Objetivos e alcance da cincia...................................................................................... 191.8 Papel da Lgica na Cincia .......................................................................................... 231.9 Bases da cincia........................................................................................................... 25Exerccios de Reviso .................................................................................................. 28Conceitos e Termos Chave........................................................................................... 30Bibliografia.................................................................................................................... 30
8. 8. 2 Planejamento de Experimentos1.1 Introduo O homem comum pode adquirir conhecimento de diversas maneiras. O homem docampo, por exemplo, tem conhecimento das plantas que cultiva, da poca de semear ede plantar, da forma de tratar a terra, dos meios de proteo contra insetos e pragas.Esse conhecimento tem origem na imitao, nas informaes e instrues transmitidaspor antecessores e familiares, na educao formal e na experincia pessoal. Essehomem tambm pode possuir conhecimento gerado por pesquisas conduzidas porinstituies cientficas, que lhe transmitido atravs de meios de comunicao e detreinamento. O homem tambm pode adquirir conhecimento cientfico de modo mais racional,atravs de educao formal de nvel superior e, ainda, aperfeio-lo com especializaoem cursos de ps-graduao. A descoberta de que a natureza governada por um esquema inteligvel teveorigem na Grcia. A teoria grega descobriu o universo das idias e das formas, ordenadopelas regras da geometria, e o universo da natureza, constitudo de movimentoslogicamente ordenados. Toda a teoria grega dedica-se descrio dessas duas ordens,consubstanciadas na Geometria de Euclides, na Fsica de Aristteles e na Teoria dasIdias de Plato. Somente no incio do sculo XVII teve origem a cincia moderna. A cincia um processo lgico de investigao para a soluo de problemas e abusca de respostas a questes referentes a fenmenos naturais. Atravs do mtodocientfico, os cientistas tentam a gerao de um corpo de conhecimento livre de crenas,percepes, valores, atitudes e emoes pessoais. Isso logrado atravs de verificaoemprica de idias e crenas por procedimento aberto inspeo pblica. Aconfiabilidade do conhecimento cientfico deriva de sua base em evidncia provida porobservao objetiva. O conhecimento cientfico no um conhecimento absoluto e definitivo. Pelocontrrio, ele tende a se aperfeioar e, em conseqncia, levar, por exemplo, criaode novos mtodos, tcnicas e procedimentos mais adequados e convenientes. Esseprogresso conseguido atravs da permanente atividade de indagao a que sededicam os pesquisadores. Assim, a cincia uma fonte de gerao de conhecimentoque se renova para solucionar problemas, responder questes, e desenvolverprocedimentos mais efetivos para solucionar problemas e responder questes. Neste Captulo e no que segue faz-se uma reviso de conceitos bsicos referentes abordagem cientfica para gerao de conhecimento com o propsito de estabelecerum embasamento para a caracterizao racional do mtodo experimental e de suaessencialidade nessa abordagem. O presente Captulo inicia com a caracterizao dasprincipais fontes de conhecimento, para identificao da distino fundamental daabordagem cientfica: o mtodo cientfico (Sees 1.2 Na Seo 1.3 discute-se a Sees 1.2).relao da cincia com a filosofia, particularmente, com as escolas filosficas quesurgiram ao longo da histria. A Seo 1.4 faz uma breve reviso da origem e evoluohistrica da cincia. A Seo 1.5 conceitua a cincia em termos dos atributos quecaracterizam o mtodo cientfico, e a Seo 1.6 descreve o mtodo cientfico como aestratgia da cincia para a gerao do conhecimento, atravs de uma ilustrao, e odistingue dos procedimentos e tcnicas de reas especficas da cincia, que constituemos mtodos particulares da cincia. Na Seo 1.7 discutem-se os objetivos e o alcanceda cincia, descreve-se a cincia como um esforo permanente e progressivo deinterpretao e compreenso da realidade, e caracteriza-se a estrutura bsica doprocesso de construo do conhecimento cientfico. O papel da lgica na cincia otema da Seo 1.8 Finalmente, na Seo 1.9 expem-se as suposies bsicas que1.9,constituem os alicerces do conhecimento cientfico.
9. 9. 1. Cincia e Mtodo Cientfico31.2 ConhecimentoFontes do Conhecimento A busca do conhecimento da natureza j era uma caracterstica do homem pr-histrico. Os primeiros contatos do homem com a natureza geraram conhecimentoeminentemente sensvel. Os recursos limitados permitiam a percepo dos fenmenosapenas atravs dos sentidos e explicaes superficiais. Buscando desvendar o universo,o homem adere ao culto das foras da natureza como forma de conhecimento. Napassagem da poca primitiva para a antiguidade, o homem amplia os limites de seuconhecimento, passando das explicaes mitolgicas do universo para explicaes denatureza religiosa. A prxima etapa a interpretao pelo caminho da razo. Com osurgimento da filosofia, a explicao da natureza passa a ser eminentemente racional. Abusca incessante da verdade conduz passagem da filosofia para a cincia, ou seja, interao do raciocnio com a abordagem emprica para a explicao das relaescausais entre fenmenos, atravs de procedimentos analticos e racionais rigorosos.1.2.1 Conhecimento emprico A forma ordinria e mais remota do homem criar suas representaes einterpretaes da realidade atravs da experincia do cotidiano e do senso comum. Oconhecimento constitudo por essas representaes surge da necessidade de resolverproblemas imediatos. Portanto, esse conhecimento emprico, ou do senso comum, umaforma espontnea e no sistemtica de representar a realidade, sem mtodo apropriadopara aprofundar seus fundamentos. Essa forma de gerao de conhecimento motivadapelo interesse prtico e as vivncias e crenas individuais e coletivas. Esse o conhecimento do homem comum, sem formao, gerado pela sua relaocom o mundo material. Ele originado das experincias pessoais, vivenciadasocasionalmente, do conhecimento que transmitido entre os indivduos, das tradies dacoletividade e, ainda, de crenas religiosas. Esse conhecimento possudo no momentopresente, lembrado, desenvolvido permanentemente, utilizado para a previso deeventos futuros e transmitido para a coletividade e de uma gerao a outra. O senso comum situa-se em um mbito cognitivo muito prximo da realidade eimplica certo grau de abstrao. Entretanto, ele permanece muito restrito srepresentaes sensveis e no atinge um nvel superior de elaborao que origine acriao ou utilizao de conceitos cujos significados aprofundem a compreenso darealidade. Essa limitao gera o conhecimento dos fatos a partir de suas aparncias, sempreocupao com sua explicao, ou seja, com uma anlise para caracterizao de suasorigens. O senso comum procede a uma simples juno de idias, noes e conceitos;no elabora uma compreenso mais aprofundada da realidade. O conhecimento gerado constitudo de um aglomerado indiscriminado de elementos que formam um conjuntofragmentado, sem unidade e coerncia. Dessa forma, no submetido a um nvel decrtica necessrio para a compreenso da realidade alm do que vivenciado. A conscincia do homem que se comporta com base apenas no mbito do sensocomum dual e contraditria, o que comumente lhe conduz a atitudes fatalistas face ssituaes concretas que se apresentam. Muito freqentemente, o fatalismo se refere aodestino ou a uma concepo de um ser superior, que se constituem nas entidadesresponsveis pelos acontecimentos da vida.1.2.2 Conhecimento mtico Sem o recurso da escrita, o homem primitivo buscou explicar, narrar e anunciar osfenmenos atravs de smbolos e alegorias, criando, assim, os mitos. A realidadepassou, ento, a ser interpretada a partir desses mitos. O conhecimento mtico umproduto da transmisso oral do conhecimento emprico de gerao para gerao. Os mitos estavam sedimentados na cultura e na tradio dos povos da antiguidadee representavam muito mais do que uma tentativa de explicar a realidade. O mito
10. 10. 4 Planejamento de Experimentosconstitua o alicerce histrico das civilizaes; explicava o passado e a origem dopresente. Era uma representao do mundo real, recriado a partir da elaboraosubjetiva das experincias do homem. O homem primitivo se apegou tanto explicao mtica da natureza que passou acriar os mitos a partir de sua prpria natureza. Assim, por exemplo, acreditava que osanimais e objetos possuam alma e que as divindades possuam imagem e sentimentoshumanos. A pretenso do pensamento mtico era o resgate de um passado remoto, ouseja, daquilo que existia antes do tempo presente, particularmente das razes humanas.A narrao mtica fornecia o suporte vida em comunidade, ligando o homem a ummesmo passado, a uma mesma histria. As origens de fenmenos inexplicveis eram atribudas a poderes e forasimanentes existentes dentro de objetos, animais e pessoas. Povos da antiguidadeadoravam o Sol e a Lua; os hindus, a vaca; os maias, os incas, os astecas e outrospovos, os totens e amuletos, monumentos e objetos que eles prprios construam. Essespovos acreditavam que esses entes e objetos eram possuidores de foras e poderes parafazer o bem e o mal, e criavam seus interpretes ou interlocutores, como os bruxos,feiticeiros, sacerdotes, pajs. Em fase ulterior, essas foras misteriosas so transferidas a seres fictcios comformas humanas. Esses seres eram invisveis, representados por esttuas, para as quais,principalmente os gregos, romanos e egpcios, rendiam cultos. As intervenes dessesseres superiores, denominados deuses, seriam a origem de todos os fenmenosnaturais. a fase do politesmo. A causa de um conjunto de fenmenos de um setorparticular da natureza era atribuda a um deus particular. O politesmo predominou naGrcia e na Roma antiga. Assim, por exemplo, Diana era a deusa da caa, Eolo o deusdo vento, Netuno o deus do mar, Ceres a deusa da colheita.1.2.3 Conhecimento teolgico A experincia religiosa to antiga quanto o homem civilizado. O conhecimentoreligioso ou teolgico direcionado compreenso da totalidade da realidade. Seupropsito a explicao de uma origem e de um fim nicos referentes gnese e existncia do universo. Atribui a causa de todos os fenmenos a um nico ser superior:Deus. Na religio judaico-crist, Deus o nico criador de tudo que existe. So atribudosa ele a criao do universo e dos fenmenos naturais, em particular a criao do homeme dos animais, suas existncias, transformaes e fins. Do ponto de vista teolgico, a existncia divina evidente e evidncia prescinde dedemonstrao. A partir desse princpio, busca encontrar explicaes para tudo o queaconteceu e acontece com o ser humano, e procura estudar as questes referentes aoconhecimento das divindades, de seus atributos e relaes com o mundo e com oshomens. A religio tem seus fundamentos em dogmas e ritos, que so aceitos pela f eno podem ser provados nem criticados, porque ela a nica fonte da verdade. As fontesdo conhecimento teolgicas so os livros sagrados Alcoro para os muulmanos, Vedapara os hindus, Talmude para os judeus e Bblia para os cristos. Os interlocutores entreo homem e Deus so sacerdotes, rabinos, pastores e outros intrpretes.1.2.4 Conhecimento filosficoO conhecimento filosfico teve incio com as primeiras tentativas do homem decompreender o mundo atravs da associao do raciocnio com a observao. A filosofiadesenvolveu-se na Prsia, China, ndia e em outras regies do Oriente. A filosofiaocidental originou-se seis sculos antes de Cristo, a partir dos ensinamentosprincipalmente de filsofos gregos, tais como Scrates (470-399 a.C.), Pitgoras (580-500 a.C.) Aristteles (384-322 a.C.) e Plato (428-348 a.C.), os primeiros que buscaraminterpretar a natureza por observao e lgica, sem interpretao necessariamentesobrenatural.
11. 11. 1. Cincia e Mtodo Cientfico5 A filosofia busca o conhecimento das primeiras causas ou princpios. Ela destituda de objeto particular, mas assume papel orientador da prpria cincia nasoluo de problemas universais. Assim, a filosofia a expresso da universalidade doconhecimento humano, ou seja, a fonte de todas as reas do conhecimento humano.Nesse contexto, a cincia no s depende da filosofia como nela se inclui. O conhecimento filosfico desenvolveu-se a partir de idias e teorias formuladaspor grandes filsofos, tais como os citados filsofos gregos, e So Toms de Aquino(1224-1274), Francis Bacon (1561-1626), Ren Descartes (1596-1650), John Locke(1632-1704), Jean Jacques Rousseau (1712-1778), Immanuel Kant (1724-1804), GeorgHegel (1770-1831), Karl Marx (1818-1883) e, em pocas recentes, Bertrand Russell(1872-1970), Ernest Nagel (1901-1985), Karl Popper (1902-1994) e Carl Gustav Hempel(1905-1997). A filosofia repousa na reflexo sobre a experincia. A reflexo propicia variaes deinterpretao sobre as impresses, imagens e opinies. Assim, as idias e teoriasfilosficas no so unnimes. A filosofia no se reduz a uma busca de originalidade reflexiva e conceitual. Antesde tudo, a filosofia tem a finalidade de compreender a realidade e fornecer contedosreflexivos e lgicos de mudana e transformao da realidade. Cabe filosofia a tarefade elaborar pressupostos e princpios norteadores das aes humanas. As proposies filosficas so situadas em contexto cultural, que considera ohomem inserido na histria. A filosofia tambm uma reflexo crtica da sociedade, dapoltica, do direito, da educao. Por essa razo, o conhecimento filosfico evoluisegundo o contexto histrico.1.2.5 Conhecimento cientficoA cincia originou-se da filosofia. A partir de 5.000 anos antes de Cristo, babilniose egpcios desenvolveram conhecimentos importantes principalmente em matemtica eastronomia. Entretanto, os filsofos gregos foram os principais responsveis pelacombinao de conhecimentos dessas duas reas, que constituiu o ponto de partida dacincia.A tarefa da cincia a explicao de processos e fenmenos naturais. Nenhumsistema de idias tericas, termos tcnicos e procedimentos matemticos pode serconsiderado como cientfico, a menos que se relacione com esses fatos empricos emalgum ponto e de algum modo, e auxiliem a torn-los mais inteligveis.O conhecimento cientfico um sistema de conhecimentos metdicos sobre anatureza. Distingue-se das outras formas de conhecimento por requerer a verificaoemprica objetiva de toda explicao referente a fenmenos, que permite umacompreenso de sua natureza e de suas causas, livres de influncias, desejos epreconceitos do observador. O cientista busca o conhecimento das relaes existentesentre os fenmenos, isto , das leis naturais. Ele se apia no raciocnio lgico paradeduzir novos conhecimentos a partir de leis ou conceitos gerais.O carter especial da cincia pode ser explicado pelas circunstncias em que oscientistas trabalhavam em suas respectivas reas. Essas circunstncias incluem oprincpio bsico de conhecer o mundo natural atravs de argumentos demonstrativos.Assim, uma representao ou interpretao de um fenmeno ou processo somente umconhecimento cientfico se foi verificado ou demonstrado empiricamente.A busca do conhecimento cientfico origina-se da percepo de que o acervo deconhecimento disponvel insuficiente para a compreenso de algum fenmeno ouevento natural. Parte do conhecimento disponvel conhecimento comum ou ordinrio,isto , no cientfico, e parte conhecimento cientfico, ou seja, conhecimento derivadomediante o mtodo da cincia. Este conhecimento pode voltar a submeter-se prova,aperfeioar-se ou ser superado, mediante esse mesmo mtodo. Na medida em que oprocesso cientfico avana, pores do acervo de conhecimento ordinrio so corrigidas
12. 12. 6 Planejamento de Experimentosou rechaadas, e o corpo de conhecimento cientfico incrementado. Assim, a cinciacresce a partir do conhecimento comum e o supera com o seu crescimento. De fato, otrabalho cientfico inicia no ponto em que a experincia e o conhecimento comum deixamde prover solues para problemas referentes a fenmenos de interesse, ou mesmo deformul-los. Entretanto, o conhecimento cientfico no um mero refinamento e extenso doconhecimento comum. um conhecimento de natureza especial. A cincia tambm tratade fenmenos no observveis e no cogitados pelo homem comum, levanta conjeturasque vo alm do conhecimento comum, e submete essas conjeturas prova com baseem suas teorias e com o auxlio de tcnicas especiais. Por outro lado, a cincia incapazde desenvolver conhecimento a partir de explicaes no naturais. Assim, a abordagem cientfica distingue-se de outras formas de gerao deconhecimento em muitos aspectos, particularmente quanto ao mtodo. Entretanto, elatem algumas semelhanas com essas outras fontes de conhecimento, pelo menos se limitada considerao ao conhecimento ordinrio gerado pelo senso comum. De fato, osenso comum, assim como a cincia, aspira a ser racional e objetivo. Entretanto, o idealde racionalidade, ou seja, a sistematizao coerente do conhecimento somente conseguida mediante teorias, que constituem o ncleo da cincia, enquanto que oconhecimento comum constitudo por acumulao de peas de informao poucorelacionadas. Por outro lado, a objetividade ideal, ou seja, a construo derepresentaes da realidade impessoais, no pode ser lograda sem a superao doslimites estreitos da vida cotidiana e da experincia pessoal. Ela demanda a formulao deconjeturas de existncia de objetos fsicos alm das precrias impresses sensoriais, e averificao de tais conjeturas por meio de experincia objetiva, planejada e interpretadacom o auxlio de teorias. O senso comum pode conseguir apenas objetividade limitadaporque est estreitamente vinculado percepo e ao. Em resumo, o conhecimento cientfico racional e objetivo como o originado dosenso comum, mas muito mais racional e objetivo do que este. A peculiaridade daabordagem cientfica que a distingue do senso comum a forma como opera, ou seja, omtodo cientfico, e o objetivo para o qual esse mtodo aplicado. Esses temas sotratados nas Sees 1.5 1.6 e 1.7.1.5,1.71.3 Relao da Cincia com a Filosofia O mtodo cientfico algumas vezes contrastado com outras abordagens para agerao de conhecimento. Surge, ento, a questo natural da credibilidade doconhecimento cientfico, em contraste com conhecimento de outras origens.Particularmente, so algumas vezes questionados o carter filosfico e a estrutura lgicado conhecimento cientfico. Em primeiro lugar, deve ser observado que a cincia um mtodo e no umafilosofia. Como tal, ela no est comprometida com qualquer teoria ou filosofia particularde conhecimento. De fato, a ao do cientista revela certas preferncias mentais econsistncias de seu mtodo que so algumas vezes relacionadas com pontos de vistasde escolas filosficas conhecidas pelas designaes de: racionalismo, empirismo, positivismo, pragmatismo e determinismo. Um exame breve do significado filosfico dessas designaes til para esclarecera distino da posio do cientista em relao a esses pontos de vista, que implicam emdiferenas nas perspectivas referentes ao conhecimento.
13. 13. 1. Cincia e Mtodo Cientfico7 O racionalismo refere-se convico filosfica de que a razo humana o principalinstrumento e a autoridade ltima na busca da verdade. O racionalismo no nega o valorda experincia sensorial como uma fonte de conhecimento, mas sustenta que apenas aoperao lgica da mente pode determinar a verdade de qualquer experincia ou idia.Por sua aderncia s regras de lgica estabelecidas, o cientista poderia ser taxado deracionalista. Entretanto, esta designao seria imprpria, dado que ele no acreditaapenas na razo pura como um guia para o conhecimento vlido. A base racional domtodo cientfico fundamentada no sistema de lgica empregado no raciocniocientfico, mas o mtodo de anlise cientfica requer muito mais do que apenas f narazo. O empirismo fundamenta-se na convico de que a experincia sensorial deve serconsiderada como a fonte mais confivel de conhecimento. Certamente, a cincia , emparte e em certas reas, um mtodo emprico, tanto como um mtodo lgico, isto ,racional. Todavia, o aspecto emprico da cincia relaciona-se ao modo como os dadosso percebidos e no f na validade exclusiva de experincias sensoriais. O raciocniosobre as impresses empricas to importante como as sensaes recebidas. A evidncia emprica bsica cincia, mas ela s tem significado se interpretadapor noes particulares sobre seus atributos, efeitos, etc. De fato, uma grande parte daestrutura do conhecimento cientfico composta de abstraes, isto , de idias sobrefenmenos e suas inter-relaes, no de evidncia emprica. A cincia emprica nosentido de que seu ltimo recurso para o estabelecimento da credibilidade de qualquerconhecimento particular o fato emprico, a demonstrao emprica, ou a predioemprica. Mas sustentar que a cincia apenas ou basicamente emprica limitarinadequadamente sua estrutura terica. Estas duas escolas filosficas tm mais de trs sculos de histria. O positivismolgico uma escola mais moderna que tem sido relacionada cincia. Ele se refere crena de que afirmaes tm significado fatual apenas quando so confirmadas porevidncia emprica. Na realidade, o positivismo lgico um movimento de algunsfilsofos da cincia para uma unificao dos vrios ramos da cincia pelo esclarecimentode idias e desenvolvimento de preciso metodolgica atravs de anlise lgica. umaderivao do empirismo que enfatiza o desenvolvimento de comunicao objetiva,especialmente atravs da lgica simblica e da matemtica. Alguns cientistas tm algode positivistas lgicos, por buscarem, constantemente, uma unidade comum de mtodo,princpios bsicos e comunicao. Entretanto, mesmo entre os poucos neopositivistasde hoje, a atitude restritiva original referente credibilidade de certos tipos deconhecimento foi muito modificada. Observe-se que o positivismo lgico tem apenas conexo tnue com o positivismo,uma escola filosfica do sculo 19 que esperava arranjar todo o conhecimento em umaorganizao inter-relacionada de modo completo e coeso para a soluo racional detodos os problemas humanos. A quarta escola filosfica que algumas vezes relacionada cincia opragmatismo,pragmatismo que consiste na crena de que o ltimo teste do valor de uma idia suautilidade na soluo de problemas prticos. Certamente, o cientista um homem prticoque busca a soluo de problemas reais. Entretanto, como uma posio filosfica, opragmatismo de pouco valor na cincia moderna. De fato, muito conhecimentocientfico puramente terico, sem valor prtico por si. Todavia, esse conhecimentoterico tem papel vital na estrutura da cincia. O conjunto de teorias abstratas quefundamenta toda cincia, que constitui a usualmente designada cincia pura, altamente no pragmtico. A ltima ligao filosfica cincia o determinismo ou seja, o argumento de que determinismo,nada tem lugar na natureza sem causas naturais. O determinismo na cincia no umcredo mas um postulado que empregado na anlise de causalidade (Seo 1.9 ASeo 1.9).cincia tambm j foi relacionada ao materialismo isto , doutrina filosfica de que todomaterialismo,
14. 14. 8Planejamento de Experimentoso conhecimento pode ser derivado do estudo da matria. Entretanto, hoje a cincia materialista, mecanicista ou determinista apenas na medida em que ela se fundamentaem uma base de fatos demonstrveis objetivamente, com o auxlio de instrumentosfsicos de observao e mensurao. Ademais, o determinismo no deve ser confundidocom fatalismo, ou seja, a inevitabilidade natural dos eventos. A cincia buscacompreender as regularidades dos fenmenos, mas tais regularidades no soimputadas a qualquer agente causal inevitvel. Um postulado de regularidade nanatureza pressuposto pelo cientista como um princpio, com o propsito de obterconhecimento fidedigno. Entretanto, tal princpio no assumido como uma lei danatureza. Este termo no tem significado importante nas explicaes cientficasmodernas da causalidade.1.4 Breve Histria da Cincia1.4.1 A cincia na antiguidade O conhecimento cientfico (ou cincia) tem suas razes nas contribuies defilsofos gregos. As primeiras tentativas de explicar os fenmenos naturais semfundamentao mitolgica de agentes pessoais, mas com base na razo e evocao decausas, originaram-se com Tales de Mileto (624-546 a.C.), seis sculos antes de Cristo. Entretanto, as explicaes especulativas de fenmenos eram baseadas no sensocomum, em vez de argumentos tcnicos sobre experincias controladas artificialmente.Esta abordagem emerge com Aristteles, no quarto sculo antes de Cristo. Atravs deobservao rigorosa e teorizao disciplinada, Aristteles estudou detalhadamente aanatomia animal e criou uma cincia biolgica. Em cada estudo, ele definia a rea e seusproblemas, dialogava criticamente com seus predecessores e, ento, procedia aodesenvolvimento de seu argumento atravs de experincia e razo. Suas explicaeseram fundamentadas em termos de qualidades perceptveis e uma srie de causas.1.4.2ps-A cincia na ps-renascena Embora os gregos tenham criado um sistema de pensamento similar abordagemcientfica h cerca de dois mil e quinhentos anos, houve pouco progresso nos sculosseguintes. A potencia da cincia e sua influncia marcante tm origem recente. A cinciacomo conhecida hoje tem razes no sculo 16, principalmente a partir de trs fontes deinfluncia: a) a descoberta da antiguidade clssica e a publicao de textos latinos egregos de todos os campos, inclusive cincia, na Renascena; b) a inveno da imprensapor Johannes Gutenberg (1390-1468) e sua rpida expanso, que tornou livrosdisponveis e baratos, antes do fim do sculo 16, com influncia marcante naaprendizagem e na cultura; c) as descobertas de novas terras, por espanhis eportugueses, que criou novas demandas de conhecimentos de astronomia, tcnicashidrogrficas e matemticas, e introduziu na Europa novas plantas, animais, doenas ecivilizaes. No fim do sculo 15 surgiram na Europa os primeiros experimentadores. Aespeculao passa a ser substituda pela experimentao. Em lugar de perguntar porqu?, o homem comea a perguntar como? O precursor dessa mudana de atitude foiLeonardo da Vinci (1452-1510). Ao estudar fenmenos da natureza, ele procuravarealizar experimentos, em diversas condies e circunstncias, para alcanar uma regrageral que se aplicasse a todos os experimentos realizados. Foi assim que estabeleceu aregra de que o peso suportado por uma coluna proporcional altura e largura dacoluna. Entretanto, no incio do sculo 16 o conhecimento ainda era rudimentar e muitodependente da assimilao confusa de fontes antigas. Antes da metade desse sculo,apareceram trabalhos relevantes, como o tratado do polons Nicolau Coprnico (1473-1543), publicado em 1543, que revolucionou a cosmologia com a nova idia heliocntrica;
15. 15. 1. Cincia e Mtodo Cientfico 9a nova abordagem de pesquisa em anatomia do belga Andreas Versalius; e os avanosem lgebra do italiano Gerolano Cardano (1501-1576). Coprnico defendia a idia de quea matemtica poderia ser aplicada pesquisa de qualquer problema que envolvessequantidades mensurveis. Embora os desenvolvimentos tericos tivessem a tendncia deserem especulativos, houve um considervel avano em muitas reas. Em particular,antes do fim do sculo, a matemtica era usualmente ensinada na Europa.1.4.3 A cincia no sculo 17Na virada para o sculo 17, um homem de educao superior tradicional,denominada escolstica, ainda acreditava que a Terra era o centro do universo e que asestrelas e os planetas giravam em torno dela, movidos por algum ente inteligente edivino, influenciando os eventos na Terra segundo suas localizaes e aspectos.Acreditava em um mundo vivo, criado e guiado por Deus para o benefcio do homem.Surgiram, ento, descobertas cientficas importantes que ainda so hoje aceitas, mas queeram explicadas com base na cultura ainda presente. Assim, em 1600, o ingls WilliamGilbert (1540-1603), no curso da demonstrao de que a alma do mundo estavaincorporada em um magneto, explicou a bssola com fundamento na idia de que a terraera um magneto gigantesco muito fraco. Pouco depois, em 1609, o polons JohanesKepler (1571-1630) descobriu as rbitas elpticas dos planetas em torno do sol, masnunca cessou sua busca pela harmonia do cosmos. Mais tarde, em 1628, o ingls WilliamHarvey (1578-1657) estabeleceu a circulao do sangue, mas a explicou como umaimagem microscpica das circulaes do mundo, em vez de um sistema puramentemecnico.No sculo 17 ocorreu uma reviso radical dos objetos, mtodos e funes doconhecimento da natureza. Os novos objetos passaram a ser fenmenos naturais em ummundo desprovido de propriedades humanas e espirituais; os mtodos, pesquisascooperativas disciplinadas, e as funes, a combinao do conhecimento com o poderioda indstria. Os grandes propulsores dessa revoluo na cincia foram o ingls FrancisBacon (1561-1626), o francs Ren Descartes (1596-1650) e o italiano Galileu Galilei(1564-1642). Bacon contestou o uso exclusivo da lgica e da observao, emcontraposio s regras de lgica de Aristteles. Advogou um novo meio pelo qual ohomem poderia estabelecer o controle da natureza, um plano para a reorganizao dacincia, e props um mtodo cientfico em sua obra mais celebrada Novum organum.Bacon criou o mtodo de induo exaustiva, sustentando que, idealmente, o cientistadeve prover uma enumerao exaustiva de todos os exemplos do fenmeno empricosob investigao como uma preliminar para a identificao da forma natural da qual elesso uma manifestao. Advogou que os fatos observados empiricamente so os pontosde partida para toda cincia e que a teoria deve ser levada em conta na medida em queela seja derivada dos fatos.Em contraste, Descartes enfocou o problema da construo de um sistemadedutivo de teoria consistente e coerente, atravs do qual o argumento poderia procedercom a segurana formal familiar da geometria euclidiana. Advogou a idia de uma cinciauniversal unitria que vincularia todo conhecimento humano possvel em uma sabedoriaabrangente. Sua renomada obra Discurso sobre o mtodo, publicada em 1637, marcoua consolidao definitiva do mtodo cientfico. Em busca da certeza, Descartes contestouAristteles e a escolstica, e procurou compor uma filosofia associada matemtica,onde observao e interpretao so legitimadas pela demonstrao emprica.Galileu considerado um fundador do mtodo experimental. Galileu foi menosradical em seus ideais e mais abrangente na prtica. Combinando a experimentao coma matemtica, contribuiu com considerveis avanos na fsica e na astronomia. Observouque os candelabros da torre de Pisa balanavam com as correntes de ar e, com base nasbatidas de seu pulso, mediu o tempo que levavam os percursos do maior e menor arcodescrito pelo balano do candelabro. Assim, descobriu a propriedade da constncia domovimento pendular. Realizou experincias meticulosas sobre a trajetria de vo de
16. 16. 10 Planejamento de Experimentosprojteis e sobre a queda dos corpos, construiu um telescpico e com esse instrumentoestudou a Lua, a Via Lctea, os anis de Saturno e, com observaes detalhadas,comprovou a idia heliocntrica de Coprnico. Apesar de suas diferenas de idias e contribuies, Bacon, Descartes e Galileucompartilharam um compromisso comum com referncia ao mundo natural e seu estudo.Eles viam a natureza como despida de propriedades espirituais e humanas. No poderiahaver dilogo com ela, quer atravs de iluminao mstica ou de autoridade inspirada.Em vez disso, ela tinha que ser investigada prudente e impessoalmente, atravs deexperincia sensitiva e razo. Fenmenos estranhos e prodigiosos, como terremotos,curas misteriosas e deformaes de nascena, que haviam sido temas de especulaoat ento, eram considerados de menos significncia do que observaes regulares erepetidas. O cuidado e a autodisciplina eram necessrios tanto na observao como nateorizao, e o trabalho cooperativo era importante para a continuada acumulao e testede resultados. O propsito de sabedoria contemplativa da cincia foi substitudo pelo objetivo dedominao da natureza em benefcio do homem. O estabelecimento de sociedadescientficas foi um produto direto das novas concepes de conhecimento do mundonatural e dos mtodos de persegui-lo. As novas idias da cincia frutificaram no sculo 17 e conduziram a rpidoprogresso do conhecimento em alguns campos, mas tiveram desenvolvimento lento emoutros. Assim, as concepes modernas tiveram incio na tica com Johann Kepler, e naeletricidade e no magnetismo com Gilbert. No fim desse sculo, Isaac Newton (1642-1727) formulou a lei da atrao universal, a lei da gravidade e trouxe um novo rigor aosmtodos da pesquisa experimental.1.4.4 A cincia no sculo 18 As contribuies de Newton dominaram a cincia no sculo 18. Osdesenvolvimentos cientficos desse sculo foram principalmente de consolidao. No incio desse perodo, a atividade cientfica era desenvolvida em pequena escala,principalmente por homens de posses e profissionais bem treinados, tais como fsicos eengenheiros, em suas horas vagas. As cincias matemticas (matemtica, astronomia,mecnica e tica) estavam bem desenvolvidas, mas a fsica ainda era um conjunto deexperimentos isolados com teorias qualitativas e principalmente especulativas, a qumicaera quase totalmente emprica, e a biologia dava ateno principalmente a atividades decoleta. Antes do fim do perodo, j havia exemplos bem sucedidos de trabalho cientficobem organizado, e tinham sido estabelecidas as bases para teorias coerentes e eficientesem quase todas as reas da cincia. A tecnologia da fora foi a primeira a receber influncia da aplicao dedesenvolvimentos cientficos anteriores. A mquina a vapor e vcuo (1717), inventadapelo ingls Thomas Newcomen (1663-1729), originou-se da pneumtica do sculo 17. No fim do sculo 18, teve incio a revoluo industrial que transformou a Europa deuma sociedade agrria em uma sociedade urbana. Na mesma poca, a revoluofrancesa introduziu as polticas modernas de liberdade e democracia. As atividadescientficas tiveram semelhantes mudanas: nessa poca foram estabelecidos osfundamentos sociais e institucionais para o amadurecimento da cincia no sculo 19. O estilo dominante da cincia na poca da Revoluo Francesa era matemtico.Nessa poca destacaram-se alguns matemticos franceses, como Pierre-Simon Laplace(1749-1827), Joseph Louis Lagrange (1736-1813), Gaspar Monge (1746-1818), JeanBaptiste Fourier (1768-1830), Simon Denis Poisson (1781-1840) e Augustin LouisCauchy (1789-1857). Os grandes matemticos suos Jacques Bernoulli (1654-1705),Daniel Bernoulli (1700-1782) e Leonard Euler (1707-1783) desenvolveram o clculodiferencial e integral, inventado pelo alemo Gottfried Leibnitz (1646-1716). Mesmo na
17. 17. 1. Cincia e Mtodo Cientfico11qumica, a reforma da nomenclatura alcanada por Antoine Laurent Lavoiser (1743-1794)e seus colaboradores foi de estilo matemtico e abstrato.1.4.5 A cincia no sculo 19O sculo 19 surge como uma idade de ouro. A cincia expande-se com sucesso emnovos campos de investigao, incluindo uma combinao de matemtica e experimentoem fsica, a aplicao de teoria ao experimento em qumica, e experimentao controladaem biologia. Esse progresso era grandemente impulsionado pela reforma deuniversidades e o estabelecimento de novas universidades, onde a pesquisa eraencorajada, assim como o ensino, e pela comunicao atravs de sociedades cientficase revistas especializadas. Reunies nacionais e internacionais tornavam-se comuns nofim desse sculo. Tornou-se efetivo o princpio de pesquisa socialmente organizada, emlugar de pesquisas por indivduos isolados. Em todos os campos do conhecimento houveum crescente rigor de metodologia e aprofundamento de erudio. Durante esse sculo,os progressos nos principais ramos da cincia experimental foram to grandes que emretrospecto o seu estado anterior parece rudimentar. A fsica alcanou a estreita unio daexperimentao precisa com a teoria matemtica abstrata que trouxe profundidade deconhecimento e poder na aplicao desse conhecimento sem precedentes. Diferentescampos foram sucessivamente unificados pelo conceito de energia. A termodinmicauniu as cincias do calor e trabalho e propiciou o desenvolvimento de uma teoria dealteraes qumicas. A eletricidade e o magnetismo foram unidos, inicialmente pelaexperimentao e ento teoricamente, e foi observado que uma constante fundamentalda teoria do eletromagnetismo, determinada pelo alemo Wilhelm Weber (1804-1891),era igual velocidade da luz, determinada astronomicamente pelo ingls James ClerkMaxwell (1831-1879). Dessa forma, as propriedades gerais da matria foramsucessivamente compreendidas e tornadas coerentes.No incio do sculo 19, o fsico e qumico ingls John Dalton (1766-1844) formuloua teoria atmica da matria, divulgada em sua obra The new system of chemicalphilosophy, publicada em 1808. A qumica passou a ser construda sobre as basestericas da nomenclatura de Lavoisier e a teoria atmica de Dalton, e despendeualgumas dcadas na tarefa de classificar substncias em elementos e compostos. NaAlemanha, Friedrich Kekul (1829-1896) descobriu a estrutura verdadeira de compostosorgnicos, com as ligaes alternativas do anel benznico. Ento, Lothar Meyer (1830-1895), na Alemanha, e Dmitri Mendeleyev (1834-1907), na Rssia, dominaram aestrutura da tabela peridica dos elementos e puderam predizer as propriedades deelementos desconhecidos. A partir de ento, a qumica passou a alcanar uma unidademais prxima com a fsica e a adquirir um potencial crescente para aplicaes industriais.Os progressos em biologia foram igualmente extraordinrios. A abordagemexperimental foi inicialmente desenvolvida com sucesso em fisiologia, principalmente pelaescola de Johannes Mller (1801-1858), na Alemanha, e por Claude Bernard (1813-1878)e Louis Pasteur (1822-1895), na Frana. Na Inglaterra, Charles Darwin (1809-1882) eAlfred Russell Wallace (1823-1913) conceberam a seleo natural pelo princpio dasobrevivncia do mais forte e estabeleceram a teoria da evoluo (1859). Na ustria, omonge e botnico Gregor Johann Mendell (1822-1884) estabeleceu as leis bsicas dahereditariedade.1.4.6 A cincia no sculo 20Algumas tendncias do sculo 19 tornaram-se mais salientes no incio do sculo20. Nessa poca, a cincia tornou-se cada vez mais profissional em sua organizaosocial. Quase toda pesquisa era executada por especialistas altamente treinados,empregados exclusivamente ou principalmente para esse trabalho em instituiesespecializadas. As comunidades de cientistas, organizadas por disciplinas, gozavam deum alto grau de autonomia no estabelecimento de objetivos e padres de pesquisa, e na
18. 18. 12 Planejamento de Experimentoscertificao, emprego e atribuio de recompensas de seus membros. Forados pelacompetio, os cientistas tendem a se tornarem pesquisadores muito especializados. Oestilo dominante desse perodo era reducionista: as pesquisas eram concentradasprincipalmente em processos artificialmente puros, estveis e controlveis, obtidos emlaboratrio, e as teorias favoritas eram aquelas que envolviam as causas fsicas maissimples, usando argumentos matemticos. Os desenvolvimentos cientficos dessa pocaeram modelados segundo os padres da fsica terica. O esprito positivo dessa cincia era mostrado pela sua crescente separao dareflexo filosfica. As teorias da relatividade (1905 e 1916) de Albert Einstein (1879-1955)e o princpio da incerteza na teoria quntica (1927) do fsico alemo Werner Heisenberg(1901-1976) levantaram vigorosas discusses filosficas. As realizaes cientficas do incio do sculo 20 so demasiadamente imensas paraserem enumeradas. Entretanto, pode-se destacar um padro comum de avano. Emcada um dos campos mais importantes o progresso baseou-se no bem sucedido trabalhodescritivo do sculo 19. A atividade cientfica dirigiu-se inicialmente para uma anlisemais refinada dos constituintes e de seus mecanismos e, ento, para snteses queoriginaram os nomes de disciplinas hbridas, tais como bioqumica e biofsica. Na fsica,as teorias clssicas das principais foras fsicas (calor, eletricidade e magnetismo) foramunificadas pela termodinmica; e no incio do sculo surgiram descobertascompletamente novas (raios X e radioatividade, por exemplo) e a penetrao na estruturada matria (teoria atmica e isotopia). Essas descobertas demandaram a reviso das leisfundamentais da fsica e algumas de suas pressuposies metafsicas (relatividade eteoria quntica). Mtodos qumicos tornaram-se necessrios para muitos dessestrabalhos em fsica. Por outro lado, as novas teorias fsicas eram suficientementepoderosas para prover explicaes efetivas para uma ampla variedade de fenmenosqumicos. Com base nessas descobertas, a indstria qumica produziu uma grandevariedade de substncias totalmente sintticas (fibras e plsticos, por exemplo). Nas cincias biolgicas, os mtodos fsicos e qumicos contriburam paradescobertas e explicaes de agentes engenhosos (vitaminas, hormnios) e areconstruo de ciclos complexos de transformaes qumicas por meio das quais amatria vive. A cincia mdica pde desenvolver a bacteriologia e, atravs da descobertade drogas especficas e gerais, ela reduziu de modo acentuado as doenas epidmicasclssicas e as doenas cruis da infncia. At o final desse sculo, os avanos cientficos continuaram a crescer em todas asreas, de modo to vertiginoso que se torna impossvel catalog-los; apenas parailustrao: no transporte culminaram com a viagem Lua e lanamento de satlites esondas para explorao espacial; na sade, com o controle de muitas doenas e oaumento da longevidade; nas comunicaes, com o uso em larga escala da Internet.Exerccios 1.1 1. Qual a origem do conhecimento emprico? Como ele adquirido e consolidado? 2. Como o conhecimento mtico sucede ao conhecimento emprico? 3. Explique a origem e os fundamentos do conhecimento religioso. 4. Explique as origens, as caractersticas e o significado do conhecimento filosfico. 5. Quais so as origens do conhecimento popular, comum ou ordinrio? 6. Qual a origem do conhecimento cientfico? 7. Como o conhecimento cientfico chega ao homem comum? 8. Caracterize as distines essenciais entre conhecimento cientfico e conhecimento popular. 9. Qual a relao entre a cincia e as escolas filosficas do racionalismo e empirismo?10. Caracterize as distines da cincia em relao s escolas filosficas do pragmatismo e dodeterminismo.11. Explique as fontes de influncia que originaram a cincia moderna na ps-renascena.12. Descreva a origem do mtodo cientfico moderno.
19. 19. 1. Cincia e Mtodo Cientfico 131.5 Mtodo CientficoA cincia freqentemente definida como uma "acumulao de conhecimentossistemticos". Essa definio inclui trs termos bsicos da caracterizao da cincia.Todavia ela inadequada, como outras definies que ressaltam o contedo da cinciaem vez de sua caracterstica fundamental: seu mtodo de operao. Isso inconveniente, pois o contedo da cincia est mudando constantemente, dado queconhecimento considerado cientfico hoje pode tornar-se no cientfico amanh. Almdisso, a demarcao entre cincia e no-cincia no bvia. Realmente, ela no umalinha ntida, mas uma rea mvel e sujeita a debates.A cincia visa compreenso do mundo em que o homem vive, o conhecimento darealidade. Assim, ela fundamentalmente um mtodo de aproximao do mundoemprico, isto , do mundo suscetvel de experincia pelo homem. O consenso emrelao aos atributos e processos essenciais do mtodo da cincia permite umaconceituao funcional da cincia atravs de seu mtodo, como segue: A cincia um mtodo objetivo, lgico e sistemtico de anlise dos fenmenos, criado para permitir a acumulao de conhecimento fidedigno. Para a melhor compreenso desta definio de cincia conveniente a explicaode seus termos chaves: Mtodo. Mtodo Uma controvrsia surge freqentemente quanto unicidade do mtodocientfico. Pode-se argumentar que esta no uma questo conceitual, mas um problemaprincipalmente semntico que decorre dos vrios significados atribudos palavramtodo. De fato, embora os vrios campos da cincia difiram em contedo e emtcnicas, um exame de toda cincia altamente desenvolvida revela uma base comum deprocedimentos de investigao, que constitui o mtodo geral da cincia. Aimplementao desse mtodo em reas particulares da cincia usualmente requertcnicas e procedimentos especficos, que constituem os mtodos particulares da cincia. Objetivo. Objetivo A objetividade na cincia se refere a atitudes despidas de caprichopessoal, tendenciosidade e pr-julgamento, a mtodos para o descobrimento dequalidades publicamente demonstrveis de um fenmeno e ao princpio de que o ltimorecurso de um argumento especulativo o fenmeno objetivo, ou seja, uma observaoou experincia que possa ser verificada publicamente por observadores treinados. Aevidncia em cincia fatual, no conjuntural, e a verdade obtida pela demonstraoemprica. Embora a cincia seja praticada por indivduos, o mtodo cientfico inspira ummodo de proceder rigoroso e impessoal, ditado pelas exigncias de procedimentoslgicos e objetivos. O cientista busca, constantemente, esse modo de proceder pelotreinamento e pelo uso de instrumentos de objetivao que lhe permitam olhar seusdados com o mnimo possvel de tendenciosidade. Lgico. Lgico Dizer que a cincia um mtodo lgico significa que o cientista constantemente guiado por regras aceitveis de raciocnio padronizadas por lgicosreputados. Competncia em cincia requer competncia em anlise lgica. Regras dedefinio, formas de inferncia dedutiva e indutiva, teoria da probabilidade, clculo, etc.,so fundamentais em qualquer cincia reputada. A cincia um arranjamento sistemticode fatos, teorias, instrumentos e processos, inter-relacionados por princpios doraciocnio. Embora se possa agir em reas aplicadas apreendendo e aplicando frmulas,agir como cientista requer uma fundamentao completa em anlise lgica, bem comoproficincia e conhecimento de carter fatual especfico. Sistemtico. Sistemtico A cincia uma forma sistemtica de anlise. A cincia procede demaneira ordenada, tanto na organizao de um problema quanto nos mtodos deoperao. Ela no procede ao acaso ou acidentalmente. Essa uma das caractersticasessenciais que distingue a abordagem cientfica. A anlise no cientfica tende a ordenar
20. 20. 14 Planejamento de Experimentos fatos diversos e freqentemente no relacionados para a defesa de um argumento, violando princpios aceitveis de inferncia lgica. O procedimento sistemtico inerente abordagem cientfica toma a forma de uma seqncia de passos compactamente interligados e logicamente arranjados que permite poucos desvios. A verificao em cincia um processo sistemtico de inferncia lgica que exige que premissas, fatos e concluses sejam arranjados ordenadamente.O carter sistemtico da cincia tambm implica em consistncia interna. Em uma cincia bem desenvolvida, as vrias teorias e leis so inter-relacionadas e corroborativas. Elas se apiam mutuamente ou, pelo menos, no se contradizem. Uma cincia imatura caracterizada por discordncias internas de teorias, leis, proposies, princpios e, mesmo, de mtodos. Saliente-se, entretanto, que consistncia completa e final nunca atingida, mesmo nas cincias mais avanadas. Novas descobertas sugerem novas leis, princpios e teorias, que, por sua vez, requerem a modificao de noes de realidade estabelecidas.Fenmenos.Fenmenos O mtodo cientfico aplicvel a qualquer fenmeno, ou seja, a qualquer evento ou comportamento que possua atributos ou conseqncias demonstrveis objetivamente. Se um evento presumido como inerentemente subjetivo (por exemplo, uma idia, um sentimento, um sonho), ento ele no tratvel pela anlise cientfica, a menos que sua presena possa ser demonstrada por meio de atributos ou conseqncias objetivas. Embora os fenmenos estudados pela cincia sejam publicamente verificveis, no se deve entender que tais objetos de pesquisa sejam o nico interesse da cincia. O mtodo cientfico construdo sobre uma base de abstraes ideais (isto , noes, idias, teorias, leis, princpios, etc.) destinada a relacionar e explicar objetos e eventos observveis. Muito do contedo da cincia consiste de noes intelectuais sobre cousas e eventos. Mas o objeto de todos tais pensamentos o fenmeno particular sob estudo.Criado.Criado A cincia um sistema criado pelo engenho humano constitudo de conhecimento fatual diverso sintetizado em um conjunto inter-relacionado e lgico. Por sua vez, o mtodo cientfico uma criao para servir a um propsito particular: o desenvolvimento e arranjamento ordenado desse conhecimento e de idias referentes realidade na forma que parece a mais frutfera para os fins a serem servidos. Como criado para servir a um propsito particular, o mtodo cientfico pode ser alterado quando novas idias sugerem modificaes. Deve-se observar que o homem arranja seu pensamento referente ao mundo em que vive segundo vrias preferncias, e o mtodo cientfico o arranjamento que at agora se tem revelado o mais frutfero para a explicao de fenmenos objetivos.Acumulao.Acumulao A cincia um sistema acumulativo e integrado, construdo de modo ordenado, onde cada fato, lei, teoria, princpio, etc. suporta outros fatos, leis, teorias, etc. Mas a cincia no uma mera acumulao de conhecimento. O conhecimento cientfico dinmico, no esttico. A cincia procura, sempre, conhecimento adicional, na crena de que o conhecimento nunca completo. A verdade em cincia sempre relativa e temporal, nunca absoluta e final. Em contraste com muitos sistemas filosficos e ideolgicos fechados, a cincia se caracteriza como um sistema de idias aberto. Por isso, ela cresce constantemente, descartando noes errneas ou inteis e substituindo- as por outras mais corretas e teis luz de novas evidncias.O atributo acumulativo da cincia no deve significar que ela cresce por simples adio. A histria da cincia mostra que explicaes e designaes complexas esto sendo constantemente substitudas por explicaes e terminologias cientificamente mais simples e mais precisas. Esse princpio de parcimnia da cincia determina que o cientista deve permanentemente esforar-se para obter explicaes que envolvam o mnimo possvel de termos, atributos, conceitos e frmulas. Assim, uma funo importante da cincia a explicao dos fenmenos de modo to parcimonioso quanto possvel. O atributo acumulativo e o princpio de parcimnia so intimamente interligados. De fato, a cincia esfora-se, constantemente, para a predio do comportamento de
21. 21. 1. Cincia e Mtodo Cientfico 15fenmenos ainda no observados, com base nas qualidades comuns conhecidas queeles possuem como membros de uma classe de fenmenos. Conjuntamente,acumulao, ordenao e parcimnia permitem que possa ser feito um nmero elevadode predies especficas a partir de poucas leis bsicas e gerais. O termo reducionismo tem sido empregado em discusses desse amplo princpiode parcimnia. O reducionismo se refere prtica geral de procurar abarcar tantassubteorias quando possvel em categorias mais amplas e mais inclusivas de grandesteorias. Embora muito do conhecimento cientfico em um dado momento sejatemporariamente no relacionado ou coordenado, o cientista se esfora, constantemente,para relacionar fatos isolados em conjuntos ou modelos significativos. A histria dacincia mostra que com o tempo tais modelos tornam-se integrados em sistemas maisamplos de fatos e idias (teorias) que permitem maior amplitude de explicaes do queseria possvel se os fatos segmentados fossem utilizados isoladamente. Conhecimento fidedigno No presente contexto, conhecimento fidedigno se refere afidedigno.conhecimento confivel em termos de predio. Nesse sentido, conhecimento fidedignosignifica conhecimento correto. A cincia se empenha, constantemente, pela exatido.Ela no se satisfaz com meias-verdades e intolerante com procedimentos descuidados.De fato, a cincia progride na medida em que suas medies e clculos se tornam maisrefinados. Saliente-se, entretanto, que preciso e exatido no so um fim em si. Elasso relativas apenas aos propsitos a que servem, isto , promoo de descries maisespecficas, que permitam predio ou controle fidedigno. Admitidamente, grande parte do conhecimento popular fidedigno no sentido deque muito do comportamento comum previsvel com base nos costumes, experincia,etc. Entretanto, muito da previso popular, quando exata, o simplesmente por merachance. A funo do mtodo cientfico a compreenso dos fenmenos de tal modo quea razo e o alcance de previses exatas possam ser constantemente aumentados.Presumivelmente, apenas atravs de um sistema de conhecimentos vlido eorganizado, tal como a cincia, que previses podem ser efetivamente estendidas almda experincia limitada de um grupo de indivduos particular e simples. A cincia um processo lgico de investigao para a soluo de problemas e abusca de respostas a questes referentes a fenmenos naturais. Atravs do mtodocientfico, os cientistas tentam a gerao de um corpo de conhecimento livre de crenas,percepes, valores, atitudes e emoes pessoais. Isso logrado atravs de verificaoemprica de idias e crenas por procedimento aberto inspeo pblica. Aconfiabilidade do conhecimento cientfico deriva de sua base em evidncia provida porobservao objetiva.1.6 Estratgia e Ttica da CinciaO mtodo cientfico o procedimento geral da cincia aplicado no processo deaquisio de conhecimento, independentemente do tema em estudo. Entretanto, cadaclasse de problemas de conhecimento requer o desenvolvimento e a aplicao deprocedimentos especiais adequados para os vrios estgios do tratamento dosproblemas, desde o enunciado desses at o controle das solues propostas. Soexemplos desses procedimentos ou tcnicas especiais a anlise colorimtrica para adeterminao de caractersticas fsico-qumicas de uma substncia e a anlise de vigorpara a determinao da qualidade fisiolgica da semente.1.6.1 Estratgia cientfica O mtodo cientfico compreende um conjunto ordenado de operaes para acaracterizao e soluo de problemas, que comum a todas as reas da cincia.Assim, o mtodo cientfico constitui a estratgia da cincia para a gerao deconhecimento. Essa estratgia ilustrada pelo Exemplo 1.1.
22. 22. 16Planejamento de ExperimentosExemplo 1.1 Suponha-se a seguinte questo: Porque a produtividade do trigo no Rio Grande do Sul baixa? Uma resposta simples a essa questo poderia ser derivada da observao emprica de que as condies ambientais nesse Estado so desfavorveis ao cultivo do trigo. Pesquisadores cientficos desse problema no se satisfariam com explicaes simples e genricas como essa, e iniciariam pelo exame crtico do prprio problema, antes de tentarem a busca de uma soluo para ele. De fato, aquela pergunta implica uma generalizao emprica que pode ser refinada atravs de sua decomposio em perguntas menos gerais, como as duas seguintes: Sob que circunstncias ambientais (referentes a solo, clima, incidncias de doenas e pragas, etc.) a produtividade tem sido baixa? Nessas circunstncias, quais so as caractersticas relevantes das tcnicas de cultivo de trigo (cultivares utilizadas, tratamentos fitossanitrios, fertilizao e correo do solo, etc.) que podem ter implicaes sobre a produtividade? As questes postas dessa forma ainda so demasiadamente vagas e podem ser mais refinadas atravs da formulao de perguntas mais especficas, tais como: A produtividade tem sido mais baixa em anos de temperatura e umidade relativa elevadas durante o ciclo vegetativo do trigo? Em que estdios do desenvolvimento da planta essas condies so mais adversas? Em que estdios de seu desenvolvimento a planta mais suscetvel a essas condies climticas? Essas condies de clima favorecem o desenvolvimento de doenas fngicas do trigo? Quais doenas fngicas? As cultivares em uso so suscetveis a essas condies de clima? So elas suscetveis a essas doenas fngicas? Assim, uma anlise do problema inicial demasiadamente genrico e vago baixa produtividade do trigo no Rio Grande do Sul conduz a um conjunto de problemas mais especficos que tm implicaes negativas sobre a produtividade do trigo nesse Estado; por exemplo, suscetibilidade de cultivares de trigo a temperatura e umidade relativa elevadas; incidncia de doenas fngicas; incidncia da ferrugem; suscetibilidade de cultivares a doenas fngicas. Cada problema ou pergunta simples e precisa que possa ser passvel de soluo ou resposta com o conhecimento cientfico atual e os recursos disponveis constitui um problema cientfico ou problema de pesquisapesquisa. Cada problema cientfico suscitar uma ou mais conjeturas de soluo ou resposta. Considere-se, por exemplo, o seguinte problema: prejuzo produtividade do trigo decorrente da incidncia da ferrugem. Esse problema pode suscitar diversas conjeturas, tais como: a) temperatura e umidade relativa elevadas favorecem a incidncia da ferrugem; b) a ocorrncia da ferrugem pode ser controlada atravs de fungicidas; e c) a incidncia da ferrugem pode ser evitada com o uso de cultivares resistentes. Cada uma dessas conjeturas que possa ser verificada empiricamente constitui uma hiptese cientfica ou hiptese de pesquisapesquisa. Ento, cada uma dessas conjeturas poder ser verificada empiricamente atravs de suas conseqncias. Por exemplo, a) se elevadas temperatura e umidade relativa so determinantes da incidncia da ferrugem e conseqente diminuio da produtividade, ento lavouras de trigo que difiram quanto quelas caractersticas devem apresentar diferentes graus de incidncia de ferrugem e diferentes nveis de produtividade; b) se fungicidas controlam a incidncia da ferrugem, ento lavouras com fungicidas eficazes devem ser mais produtivas que lavouras sem esses fungicidas ou com fungicidas ineficazes; c) se a suscetibilidade ferrugem um determinante importante da produtividade baixa, ento lavouras que difiram quanto a cultivares com nveis diferentes de suscetibilidade (ou de resistncia) e sejam semelhantes quanto s demais caractersticas devem ter nveis de produtividade diferentes. A verificao de cada hiptese cientfica poder ser procedida atravs de uma pesquisa cientfica que compreender a observao e coleta ou reunio de dados por meios cientficos. Por exemplo, na presente ilustrao, atravs de: a) uma pesquisa conduzida em lavouras, em diversos locais e em vrios anos, com variao natural de temperatura e umidade relativa; b) uma pesquisa com fungicidas disponveis e um controle (sem fungicida); c) uma pesquisa com cultivares disponveis com diferentes nveis de suscetibilidade (ou resistncia) ferrugem. Finalmente, em cada pesquisa particular, sero avaliados os mritos das alternativas de sua hiptese, o que poder conduzir a refutao ou no refutao dessa hiptese. Se as observaes coletadas ou reunidas pela pesquisa no concordarem com as conseqncias derivadas da hiptese, a hiptese ser refutada. Caso contrrio, ou seja, se essas observaes se colocarem em linha com a hiptese, a hiptese no ser refutada. Nesse ltimo caso, proceder dizer-se que as observaes corroboraram a hiptese. Observe-se, entretanto, que uma hiptese jamais comprovada, pois estar sempre sujeita a ser refutada por uma observao futura.
23. 23. 1. Cincia e Mtodo Cientfico17 Ento, o conhecimento cientfico derivado ser incorporado ao corpo de conhecimentoanterior. Se uma hiptese for refutada, ser necessria a formulao de outra hiptese e o reinciodo procedimento; se ela for corroborada, ser desejvel sua ampliao ou aperfeioamento. Em geral, se uma pesquisa for cuidadosa e imaginativa, a soluo do problema que aoriginou suscitar um novo conjunto de problemas. As pesquisas mais importantes e frteis soaquelas capazes de desencadear novas questes e no as tendentes a levar o conhecimento estagnao. De fato, a importncia de uma pesquisa cientfica avaliada pelas alteraes queproduz no corpo de conhecimento e pelos novos problemas que suscita. O Exemplo 1.1 ilustra o procedimento geral da cincia para aquisio deconhecimento. Nesse processo pode-se distinguir a seguinte seqncia de operaes: 1) Enunciao de perguntas bem formuladas e frteis problemas cientficos. 2) Formulao de conjeturas bem fundamentadas que possam ser submetidas prova atravs de experincia, para responder as perguntas hiptesescientficas. 3) Derivao de conseqncias lgicas das conjeturas. 4) Verificao emprica das conjeturas. 5) Anlise e interpretao dos resultados da verificao das conjeturas avaliaoda pretenso de verdade das conjeturas. 6) Determinao dos domnios para os quais valem as conjeturas, incorporao donovo conhecimento cientfico ao corpo de conhecimento disponvel, e formulaode novos problemas originados da pesquisa. Esse processo do mtodo cientfico esquematizado na Figura 1.1.Figura 1.1. Representao esquemtica do processo do mtodo cientfico. Em resumo, o mtodo cientfico inicia com o exame do conhecimento existente e aidentificao de um ou mais problemas de interesse. Para cada um desses problemas formulada uma ou mais hipteses. Ento, cada uma dessas hipteses examinada paraa derivao de previso lgica de conseqncias que possam ser verificadasobjetivamente. A prxima etapa a verificao objetiva de cada uma dessas hiptesesatravs de novas observaes. Se essa verificao emprica objetiva confirma a previsoreferente a uma hiptese particular, acumula-se evidncia em favor dessa hiptese e ela aceita como um fato, incorporando-se ao corpo de conhecimento existente. Sua vidasubseqente pode ser breve ou longa, pois, constantemente, novas dedues podem serextradas e comprovadas, ou no, por meio de observao emprica objetiva. Essapropriedade circular do mtodo cientfico ilustrada na Figura 1.2.
24. 24. 18 Planejamento de Experimentos Figura 1.2. Diagrama que ilustra a propriedade circular do mtodo cientfico. O processo fundamental do mtodo cientfico pode ser resumido como umarepetio cclica de fases de sntese, anlise e sntese. O mtodo cientfico para asoluo de um problema genrico referente a um fenmeno inicia com uma viso globaldesse fenmeno (sntese Entretanto, mesmo as partes mais restritas do universo so sntese). sntesedemasiadamente complexas para serem compreendidas globalmente e de modocompleto pelo esforo humano. Torna-se necessrio ignorar muitos dos aspectos dofenmeno e abstrair uma sua verso idealizada, com a expectativa de que ela seja umaaproximao til. Freqentemente, certas caractersticas dessas idealizaes soalteradas para simplificao. Essa idealizao , ento, decomposta em um nmero departes relativamente simples nas quais possam ser identificados problemas especficospara tratamento separado (anliseanlise). Basicamente, essa decomposio visa anliseidentificao de partes independentes, ou que interajam de modo simples. Quando osproblemas referentes a essas partes so solucionados, o novo conhecimento integradoao corpo de conhecimento existente (sntesesntese).sntese1.6.2 Ttica cientficaO mtodo cientfico a estratgia comum da cincia. Entretanto, a execuoconcreta de cada uma das operaes do mtodo cientfico em uma pesquisa particularrequer uma ttica particular que compreende um conjunto de tcnicas que dependem dotema e do estado do conhecimento referente a esse tema. Essas tcnicas especficasmudam muito mais rapidamente que o mtodo geral da cincia. Alm disso, muitofreqentemente, so utilizveis apenas em campos particulares da cincia. Assim, porexemplo, a determinao dos sintomas de deficincia nutricional de plantas de arrozexige tcnicas essencialmente diversas das necessrias para a obteno de plantasresistentes infeco com um vrus. A resoluo efetiva do primeiro problema dependerdo estado em que se encontre a teoria da nutrio de plantas, enquanto que a dosegundo depender do estado da teoria da resistncia a doenas.As tcnicas cientficas podem ser classificadas em conceituais e empricas. As tcnicas conceituais fundamentam-se em definies, axiomas, postulados, leis e teorias. As tcnicas empricas relacionam-se com a observao e a avaliao de caractersticas de fenmenos naturais atravs de observao e mensurao.As tcnicas conceituais permitem formular problemas de modo preciso, enunciar ascorrespondentes conjeturas ou hipteses, estabelecer os procedimentos para deduzirconseqncias a partir das hipteses e verificar se as hipteses propostas solucionam oscorrespondentes problemas. A matemtica oferece o conjunto mais rico e poderoso
25. 25. 1. Cincia e Mtodo Cientfico19dessas tcnicas. Essas tcnicas tambm so poderosas na pesquisa cientfica defenmenos naturais. Entretanto, sua aplicao requer que o conhecimento cientficoesteja suficientemente consolidado para ser suscetvel de traduo e tratamentomatemtico. Por outro lado, o domnio da maior parte das tcnicas empricas dependeapenas de adestramento. Entretanto, necessrio talento para sua aplicao aproblemas novos, para a crtica das tcnicas conhecidas e, particularmente, para odesenvolvimento de tcnicas novas e melhores.Exerccios 1.2 1. Qual o inconveniente de definir a cincia atravs de seu contedo, ou seja, do corpo deconhecimento cientfico? 2. Qual o significado de cada um dos termos objetivo, lgico e sistemtico na definio dacincia atravs de seu mtodo? 3. Qual o significado de "fenmeno" (natural)? 4. Explique o atributo cumulativo da cincia. 5. O que significa "conhecimento fidedigno"? Qual a relao entre conhecimento fidedigno everdade? 6. Ilustre a estratgia da cincia atravs de exemplo de sua rea. 7. Descreva os passos seguidos para a aquisio de conhecimento atravs do mtodo cientfico. 8. Identifique as fases de sntese, anlise e sntese de um ciclo do mtodo cientfico no exemploutilizado na resposta ao exerccio 6. 9. Em que consiste a anlise no processo do mtodo cientfico? Porque ela essencial?10. Ilustre o significado de tcnica cientfica atravs de exemplos de sua rea.11. Qual a distino bsica entre mtodo cientfico e tcnica cientfica?12. Qual a distino bsica entre tcnica cientfica conceitual e tcnica cientfica emprica?1.7 Objetivos e alcance da cinciaA cincia tem dois objetivos fundamentais. Em primeiro lugar, o incremento doconhecimento - objetivo intrnseco, ou cognitivo; em segundo lugar, o aumento do bemestar do homem e de seu domnio sobre a Natureza - objetivo extrnseco, ou derivado. A cincia com objetivo puramente cognitivo denominada cincia pura. A cincia puraaplicada ou tecnologia utiliza o mesmo mtodo geral da cincia e vrios de seusmtodos especiais, mas os aplica com fins prticos.So exemplos de cincia pura a fsica, a qumica, a biologia e a psicologia; decincia aplicada, a engenharia eltrica, a bioqumica, a agronomia, as medicinas humanae veterinria e a pedagogia.Essa diviso da cincia freqentemente questionada, com o argumento de que acincia visa, em ltima instncia, a satisfao das necessidades de alguma natureza.Entretanto, ela est relacionada aos objetivos das vrias reas da cincia e explica asdiferenas de atitude e de motivao entre o cientista que busca entender melhor arealidade e o cientista que busca melhorar o domnio sobre ela.A cincia fundamentalmente um mtodo de aquisio de conhecimento fidedigno.Na busca desse objetivo, o que ela alcana - o conhecimento cientfico, umconhecimento terico, ou seja, uma interpretao da realidade, no a prpria realidade.Essa interpretao terica freqentemente expressa em termos de condies ouformas ideais ou perfeitas; por exemplo, uma sntese perfeita de duas ou maissubstncias qumicas, denominada soluo, um espao absolutamente sem matria,denominado vcuo, e uma figura absolutamente redonda, denominada crculo. Essasformas concebivelmente ideais constituem modelos. Esses modelos so apenas modelosaproximaes e, portanto, interpretaes tentativas da realidade. A funo da cincia o
26. 26. 20Planejamento de Experimentos esforo constante para refinar e melhorar tais modelos, de modo que eles possam aproximar continuamente a realidade em termos de evidncia emprica crescente e mais refinada.A cincia baseada em fatos. Um fato cientfico uma proposio referente a propriedades ou caractersticas de um fenmeno que foi verificada emprica e objetivamente atravs do mtodo cientfico. Entretanto, fatos na cincia no so interpretados e empregados isoladamente. Ao contrrio, so inter-relacionados de modo significativo atravs de teorias cientficas para sugerir relaes causais, como a teoria mendeliana da herana e a teoria newtoniana do movimento. Fatos cientficos podem ser empregados para: a) sugerir novas teorias; b) sugerir reviso ou rejeio de teorias existentes; e c) redefinir ou esclarecer teorias. Assim, os fatos cientficos so os elementos bsicos que constituem os alicerces do conhecimento confivel e a teoria cientfica, a superestrutura desse conhecimento.A relao entre teoria e fato pode no ser direta. Um conjunto inter-relacionado de fatos pode constituir uma regularidade emprica e ser formulado como uma lei cientfica, cientfica como a lei da inrcia e a lei da gravidade. Entretanto, uma teoria cientfica uma declarao explicativa sinttica generalizada da causa de um fenmeno ou da inter- relao entre classes de fenmenos. Alm de explicar ou levar em conta de modo sistemtico as relaes entre fatos e leis, a teoria cientfica tambm tem a funo de servir como explicao unificadora para a possvel deduo de hipteses. Assim, hipteses dedutveis da teoria so intermedirias entre fatos e teorias, como tambm o so leis cientficas que inter-relacionam fatos verificados (Figura 1.3).Figura Figura 1.3. Relaes entre teoria, hiptese, lei e fato. A ambio da cincia o desenvolvimento de teorias frutferas que abranjam a gama mais ampla possvel de fenmenos. De fato, o objetivo bsico da cincia a criao de teorias que permitam explicar ou predizer fenmenos. A criao de teorias desenvolvida atravs da pesquisa cientfica. A teoria na cincia tem as seguintes funes: a) orientar a pesquisa ela reduz a amplitude de fatos a serem utilizados e aomesmo tempo determina que tipos de fatos sero realmente relevantes para ospropsitos da pesquisa; b) servir como um sistema tanto de conceituao como de classificao elapermite a criao de conceitos referentes a processos importantes, aclassificao de objetos relevantes (taxonomia) e a criao de estruturas deconceitos; c) permitir um resumo do que j conhecido sobre um fenmeno, tornandopossvel um enunciado de generalizao emprica ou a criao de sistemas derelaes entre proposies (leis, princpios, axiomas); d) sugerir a predio de fatos; e e) salientar falhas no conhecimento existente.
27. 27. 1. Cincia e Mtodo Cientfico 21 comum a idia de que a cincia lida apenas com fatos e que sua funo bsica pesquisar e revelar a verdade. Esta viso, embora prxima da correta, subestima opapel da cincia. A noo de verdade tem preocupado epistemlogos e filsofos pormuitos sculos. A dificuldade de definir o termo verdade origina-se da suposio de quealguma cousa uma verdade, basicamente, inerentemente ou necessariamente, ou noo . Todavia, a histria da experincia humana tem demonstrado muito claramente que oque em uma poca tido como inquestionavelmente verdadeiro pode vir a serulteriormente considerado como inquestionavelmente falso (por exemplo, o sol gira emtorno da terra). Ademais, em qualquer poca, grupos diferentes podem definir o mesmo(ou, pelo menos aparentemente, o mesmo) fenmeno de modo muito diferente. Porexemplo, para algumas pessoas inquestionavelmente verdadeiro que os criminososnascem maus, ou que os orientais so naturalmente habilidosos, enquanto que paraoutras tais noes no tm evidncia substancial que as suporte. Esta dificuldade dedefinir verdade, devido noo de verdade ou falsidade inerente, evitada na cincia. Um fato cientfico uma assero ou proposio de verdade fidedigna por sersuportada por evidncia emprica objetiva. No uma assero ou proposio deverdade certa. A verdade em cincia jamais final ou absoluta. A fidedignidade de umfato cientfico relativa quantidade e ao tipo de evidncia que a substancia. A razoporque todo conhecimento fatual em cincia relativo em vez de absoluto umaconseqncia de seu carter experiencial. Fatos derivados de experincia conduzem averdades provveis, nunca a verdades certas, porque a experincia infinita, e umaexperincia futura pode requerer uma nova interpretao de um fenmeno. Comomolduras de referncia podem diferir entre cientistas, no surpreendente encontrardisputas ocasionais referentes validade de um fato afirmado. Por exemplo, segundouma escola de psicologia, um fato que o sonho evidncia de desejos subconscientes.Entretanto, crticos desse ponto de vista sustentam que a evidncia de sonhosespecficos no substancia o fato de que motivos subconscientes so responsveis pelocontedo do sonho. Dessa forma, a fidedignidade de um fato cientfico depende da aceitabilidade daevidncia oferecida. Alguns fatos cientficos so suportados por evidncia objetiva eemprica inquestionvel (por exemplo, a terra move em torno do sol em ciclos altamenteregulares), enquanto que outros so suportados por evidncia menos convincente (porexemplo, a fumaa um agente causador de cncer). Por outro lado, algumas asseresfatuais so dbias em termos de evidncia cientfica (por exemplo, o homem maislgico do que a mulher), enquanto que outras so inquestionavelmente falsas (porexemplo, o uso de amuletos assegura tratamento preferencial de foras naturais). A cincia busca estabelecer reconstrues conceituais da realidade atravs defatos. Uma lei cientfica uma reconstruo conceitual de uma estrutura objetiva; umateoria cientfica um sistema de tais enunciados. Mais do que isso, a cincia visa umareconstruo conceitual das estruturas objetivas dos fenmenos, tanto dos atuais comodos possveis, que permita a compreenso exata dos mesmos e, dessa forma, seucontrole tecnolgico. A cada passo, a cincia consegue reconstrues parciais, que soproblemticas e no demonstrveis. Com o progresso da cincia, essas reconstruesparciais vo se aproximando da realidade. Essa caracterstica da abordagem cientfica esclarecida pela seguinte verso simplificada do mtodo cientfico, que ilustrada pelaFiguraFigura 1.4: 1) observao de algum aspecto do universo; 2) proposio de uma descrio tentativa que seja consistente com o que foiobservado, ou seja, de uma hiptese cientfica; 3) uso da hiptese para fazer predio; 4) teste desta predio atravs de novas observaes e modificao da hiptese luz dos resultados; e
28. 28. 22Planejamento de Experimentos5) repetio dos passos 3 e 4 at que no ocorram discrepncias entre a teoria e as observaes. Figura Figura 1.4. Verso simplificada do mtodo cientfico que caracteriza apropriedade da teoria cientfica de aproximao continuadada realidade. Quando obtida consistncia a hiptese torna-se uma teoria e prove um conjunto de proposies coerentes que explica uma classe de fenmenos. Assim, uma teoria uma estrutura com base na qual so explicadas observaes e feitas predies. Esse processo de reconstruo do mundo mediante idias e verificao de toda reconstruo parcial infinito. A cincia no se prope um objetivo definido e final, como a construo completa do conhecimento sem falhas. O objetivo da cincia mais propriamente o aperfeioamento contnuo de seus principais produtos - as teorias, e meios - as tcnicas. Assim, o conhecimento cientfico no simples acumulao de fatos, mas permanente reviso conceitual. Seu progresso se deve a um processo de contnua correo. A atividade cientfica pode ser considerada como uma tentativa permanente para diminuir o grau de empirismo e aumentar o alcance da teoria. Em ltima instncia, o objetivo da cincia a compreenso da realidade. Mas h uma diferena essencial entre o nvel de compreenso requerido pela cincia e o nvel de compreenso logrado pelo conhecimento ordinrio. A compreenso da parte do indivduo comum consiste da habilidade de prover alguma explicao, mesmo que superficial, para a ocorrncia de algum fenmeno. Assim, por exemplo, o homem comum tem conhecimento de eventos meteorolgicos, originado da observao de suas ocorrncias. Ele capaz de identificar eventos que contribuam para a ocorrncia de algum evento particular, como a chuva. Entretanto, somente a cincia tem sido capaz de desenvolver conhecimento detalhado referente a relaes de eventos atmosfricos que permite a previso do tempo com elevado grau de confiabilidade. A cincia no se satisfaz com critrios superficiais. Ela demanda o exame detalhado de fenmenos. Um fenmeno considerado conhecido apenas quando descrito e explicado com elevada exatido, de modo que possa ser predito e, se possvel, controlado. No aprimoramento do conhecimento, a cincia persegue quatro objetivos sucessivos: