Dov'è la prova scientifica?

Dov'è la prova scientifica?
Alla ricerca di prove? Niente di simile nella maggior parte delle ricerche. Flickr / Paul Mazumdar, CC BY-NC

Come astrofisico, vivo e respiro la scienza. Gran parte di ciò che leggo e ascolto è scritto nel linguaggio scientifico che agli estranei può sembrare poco più che gergo e incomprensibili. Ma una parola viene raramente pronunciata o stampata nella scienza e quella parola è "prova". In effetti, la scienza ha poco a che fare con il "provare" qualcosa.

Queste parole potrebbero aver fatto insinuare un'espressione preoccupata sul tuo viso, specialmente quando i media ci dicono continuamente che la scienza dimostra cose, cose serie con potenziali conseguenze, come apparentemente la curcuma può sostituire i farmaci 14e cose più frivole come la scienza lo hanno dimostrato la mozzarella è il formaggio ottimale per la pizza.

Sicuramente la scienza ha dimostrato queste e molte altre cose. Non così!

La via del matematico

I matematici dimostrano le cose, e questo significa qualcosa di molto specifico. I matematici stabiliscono un particolare insieme di regole di base, note come assiomi, e determinano quali affermazioni sono vere nel quadro.

Uno dei più noti di questi è l'antica geometria di Euclide. Con solo una manciata di regole che definiscono uno spazio perfetto e piatto, innumerevoli bambini negli ultimi millenni hanno sudato per dimostrare Pitagorala relazione per i triangoli ad angolo retto, o che una linea retta attraverserà un cerchio al massimo in due posizioni, o una miriade di altre affermazioni che sono vere all'interno Le regole di Euclide.

Mentre il mondo di Euclide è perfetto, definito dalle sue linee rette e dai suoi cerchi, l'universo in cui abitiamo non lo è. Le figure geometriche disegnate con carta e matita sono solo un'approssimazione del mondo di Euclide in cui le affermazioni di verità sono assolute.

Negli ultimi secoli abbiamo capito che la geometria è più complicata di quella di Euclide, con grandi matematici come Gauss, Lobachevsky e Riemann dandoci la geometria delle superfici curve e deformate.


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In questo geometria non euclidea, abbiamo una nuova serie di assiomi e regole di base e una nuova serie di affermazioni di verità assoluta che possiamo dimostrare.

Queste regole sono estremamente utili per navigare in questo pianeta (quasi) rotondo. Uno di EinsteinI (molti) grandi successi furono di mostrare che curvare e deformare lo spazio-tempo stesso poteva spiegare la gravità.

Tuttavia, il mondo matematico della geometria non euclidea è puro e perfetto, e quindi solo un'approssimazione al nostro mondo disordinato.

Che cos'è la scienza?

Ma c'è matematica nella scienza, tu piangi. Ho appena tenuto lezioni su campi magnetici, integrali di linea e calcolo vettoriale e sono sicuro che i miei studenti concorderebbero prontamente che ci sono molte matematiche nella scienza.

E l'approccio è lo stesso di altri matematici: definire gli assiomi, esaminare le conseguenze.

Einstein è famoso E = mc2, tratto dai postulati di come le leggi dell'elettromagnetismo sono viste da diversi osservatori, le sue teoria speciale della relatività, ne è un ottimo esempio.

Ma tali prove matematiche sono solo una parte della storia della scienza.

La parte importante, quella che definisce la scienza, è se tali leggi matematiche siano una descrizione accurata dell'universo che vediamo intorno a noi.

Per fare questo dobbiamo raccogliere dati, attraverso osservazioni ed esperimenti di fenomeni naturali, e poi confrontarli con le previsioni e le leggi matematiche. La parola centrale in questo sforzo è "prova".

Il detective scientifico

Il lato matematico è puro e pulito, mentre le osservazioni e gli esperimenti sono limitati da tecnologie e incertezze. Il confronto tra i due è racchiuso nei campi matematici della statistica e dell'inferenza.

Molti, ma non tutti, fanno affidamento su un approccio particolare a questo noto come Ragionamento bayesiano incorporare prove osservative e sperimentali in ciò che conosciamo e aggiornare la nostra convinzione in una particolare descrizione dell'universo.

L'unico modo è giù per queste mele. Flickr / Don LaVange, CC BY

Qui, credenza significa quanto sei sicuro che un particolare modello sia una descrizione accurata della natura, basata su ciò che conosci. Pensaci un po 'come le probabilità di scommessa su un risultato particolare.

La nostra descrizione della gravità sembra essere abbastanza buona, quindi potrebbe essere uno dei preferiti della probabilità che una mela cada da un ramo a terra.

Ma ho meno fiducia nel fatto che gli elettroni siano minuscoli anelli di stringa rotante e rotante proposti dalla teoria delle super stringhe, e potrebbe essere un colpo da mille a uno che fornirà descrizioni accurate di futuri fenomeni.

Quindi, la scienza è come un dramma in aula in corso, con un flusso continuo di prove presentate alla giuria. Ma non vi è alcun singolo sospettato e nuovi sospetti regolarmente convocati. Alla luce delle crescenti prove, la giuria aggiorna costantemente il proprio punto di vista su chi è responsabile dei dati.

Ma non viene mai restituito alcun verdetto di colpa o innocenza assoluta, poiché le prove vengono continuamente raccolte e più sospetti vengono sfilati davanti al tribunale. Tutto ciò che la giuria può fare è decidere che un sospettato è più colpevole di un altro.

Cosa ha dimostrato la scienza?

In senso matematico, nonostante tutti gli anni di ricerche sul modo in cui l'universo funziona, la scienza non ha dimostrato nulla.

Segna il punto in cui nulla è stato dimostrato. Flickr / Rob, CC BY-NC-ND

Ogni modello teorico è una buona descrizione dell'universo che ci circonda, almeno all'interno di una gamma di scale che è utile.

L'esplorazione di nuovi territori rivela carenze che riducono la nostra convinzione nel fatto che una descrizione particolare continui a rappresentare accuratamente i nostri esperimenti, mentre la nostra fiducia nelle alternative può crescere.

Alla fine sapremo la verità e terremo le leggi che regolano veramente il funzionamento del cosmo nelle nostre mani?

Mentre il nostro grado di fiducia in alcuni modelli matematici può diventare sempre più forte, senza una quantità infinita di prove, come possiamo mai essere sicuri che siano realtà?

Penso che sia meglio lasciare l'ultima parola a uno dei più grandi fisici, Richard Feynman, su cosa sia uno scienziato:

Ho risposte approssimative e possibili credenze in diversi gradi di certezza su cose diverse, ma non sono assolutamente sicuro di nulla.

The ConversationCirca l'autore

Geraint Lewis, professore di astrofisica, Università di Sydney

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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