Il metodo scientifico

Panoramica

Il metodo scientifico è un processo dettagliato, empirico, di risoluzione dei problemi sfruttato da biologi e scienziati di altre discipline. Questo approccio iterativo comporta la formulazione di una domanda basata sull’osservazione, lo sviluppo di una potenziale spiegazione dimostrabile per l’osservazione (chiamata ipotesi), la creazione e la verifica di previsioni basate sull’ipotesi e l’utilizzo dei risultati per creare nuove ipotesi e previsioni.

In genere, le previsioni vengono testate utilizzando esperimenti attentamente progettati. Sulla base dell’esito di questi esperimenti, potrebbe essere necessario affinare la spiegazione originale e possono essere generate nuove ipotesi e domande. È importante sottolineare che questo dimostra che il metodo scientifico non è una “ricetta progressiva”. Si tratta invece di un continuo perfezionamento e verifica delle idee basate su nuove osservazioni, che è il nocciolo dell’indagine scientifica.

La scienza è mutevole e cambia continuamente man mano che impariamo di più sul mondo che ci circonda. Per questo motivo, gli scienziati evitano di “dimostrare” un’idea specifica. Invece, raccolgono prove che supportano o confutano una data ipotesi.

Fare osservazioni e formulare ipotesi

Un’ipotesi è preceduta da un’osservazione iniziale, durante la quale le informazioni vengono raccolte dai sensi (ad esempio, visione, udito) o utilizzando equipaggiamenti scientifici e strumenti. Questa osservazione porta ad una domanda che spinge la formazione di un’ipotesi iniziale, una (verificabile) possibile risposta alla domanda. Ad esempio, l’osservazione che le lumache mangiano alcune piante di cavolo, ma non le piante di cavolo situate vicino all’aglio, può suscitare la domanda: perché le lumache scartano selettivamente le piante di cavolo vicino all’aglio? Una possibile ipotesi, o risposta a questa domanda, è che le lumache hanno un’avversione per l’aglio. Sulla base di questa ipotesi, si potrebbe prevedere che le lumache non mangeranno piante di cavolo che sono circondate da un anello di aglio in polvere.

Un’ipotesi dovrebbe essere falsificabile, il che significa che ci sono modi per confutarla se non è vera. In altre parole, un’ipotesi dovrebbe essere testabile. Gli scienziati spesso articolano e testano esplicitamente l’opposto dell’ipotesi, che si chiama l’ipotesi nulla. In questo caso, l’ipotesi nulla è che le lumache non hanno un’avversione all’aglio. L’ipotesi nulla sarebbe supportata se, contrariamente alla previsione, le lumache mangiassero piante di cavolo che sono circondate da aglio in polvere.

Test di un’ipotesi

Quando possibile, gli scienziati testano ipotesi utilizzando esperimenti controllati che includono variabili indipendenti e dipendenti, nonché gruppi di controllo e sperimentali.

Una variabile indipendente è un elemento che dovrebbe avere un effetto (ad esempio, la polvere di aglio utilizzata nell’esperimento di lumaca e cavolo, o il trattamento somministrato in uno studio clinico). Le variabili dipendenti sono le misure utilizzate per determinare il risultato di un esperimento. Nell’esperimento con lumache, cavoli e aglio, il numero di lumache che mangiano i cavoli è la variabile dipendente, in quanto questo numero dovrebbe dipendere dalla presenza o dall’assenza di anelli di polvere di aglio intorno alle piante di cavolo.

Gli esperimenti richiedono gruppi sperimentali e di controllo. Un gruppo sperimentale viene trattato oppure esposto alla variabile indipendente (cioè la manipolazione o il trattamento). Ad esempio, nell’avversione all’aglio sperimentarta con le lumache, il gruppo sperimentale è un gruppo di piante di cavolo che sono circondate da un anello di polvere di aglio. Un gruppo di controllo è soggetto alle stesse condizioni del gruppo sperimentale, ad eccezione della variabile indipendente. I gruppi di controllo in questo esperimento potrebbero includere nella stessa area un gruppo di piante di cavolo che è circondato da un anello di polvere non di aglio (per controllare l’avversione alla polvere) e un gruppo che non è circondato da alcuna sostanza particolare (per controllare l’avversione al cavolo). È essenziale includere un gruppo di controllo perché senza non è chiaro se il risultato sia dovuto al trattamento o alla manipolazione.

Raffinazione di un’ipotesi

Se i risultati di un esperimento sostengono l’ipotesi, ulteriori esperimenti possono essere progettati e condotti per fornire supporto all’ipotesi. L’ipotesi può anche essere affinata e resa più specifica. Ad esempio, ulteriori esperimenti potrebbero determinare se le lumache hanno anche un’avversione per altre piante del genere Allium, come le cipolle.

Se i risultati non supportano l’ipotesi, potrebbe essere necessario regolare l’ipotesi in base alle nuove osservazioni. Dovrebbero essere esclusi anche i problemi relativi alla progettazione sperimentale. Ad esempio, se le lumache dimostrano un’avversione per entrambi i tipi di sostanza in polvere, l’esperimento può essere effettuato di nuovo utilizzando aglio fresco invece di aglio in polvere. Se le lumache non presentano ancora avversione per l’aglio, l’ipotesi può essere regolata. In questo esempio, la nuova ipotesi potrebbe essere che le lumache hanno un’avversione per la polvere.

I risultati degli esperimenti dovrebbero essere comunicati ad altri scienziati e al pubblico, indipendentemente dal fatto che i dati supportino l’ipotesi originale. Queste informazioni possono guidare lo sviluppo di nuove ipotesi e domande sperimentali.