2.1: O que é ciência?

Como outras ciências naturais, a ciência ambiental reúne conhecimento sobre o mundo natural. A ciência é mais do que apenas um conjunto de conhecimento, a ciência fornece um meio de avaliar e criar novos conhecimentos. Os métodos da ciência incluem observação cuidadosa, manutenção de registros, raciocínio lógico e matemático, experimentação e envio de conclusões ao escrutínio de outras pessoas. A ciência também requer imaginação e criatividade consideráveis; um experimento bem projetado é comumente descrito como elegante ou bonito. A ciência tem implicações práticas consideráveis e algumas são dedicadas a aplicações práticas, como a prevenção de doenças (figura\(\PageIndex{a}\)). Outras receitas científicas são amplamente motivadas pela curiosidade. Seja qual for seu objetivo, não há dúvida de que a ciência transformou a existência humana e continuará a fazê-lo.

Figura\(\PageIndex{a}\): Os biólogos podem optar por estudar a Escherichia coli (E. coli), uma bactéria que é residente normal do nosso trato digestivo, mas que às vezes também é responsável por surtos de doenças. Nesta micrografia, a bactéria é visualizada usando um microscópio eletrônico de varredura e colorização digital. (crédito: Eric Erbe; colorização digital de Christopher Pooley, USDA-ARS)

Existem áreas do conhecimento, no entanto, às quais os métodos da ciência não podem ser aplicados. Isso inclui coisas como moralidade, estética ou espiritualidade. A ciência não pode investigar essas áreas porque elas estão fora do reino dos fenômenos materiais, dos fenômenos da matéria e da energia, e não podem ser observadas e medidas.

Evidências, medições e observações

Os cientistas usam evidências objetivas em vez de evidências subjetivas, para chegar a conclusões sólidas e lógicas. Uma observação objetiva não tem preconceitos pessoais e é a mesma para todos os indivíduos. O preconceito se refere a favorecer uma coisa em detrimento de outra e pode levar a resultados imprecisos. Os humanos são influenciados pela natureza, então não podem ser completamente objetivos; o objetivo é ser o mais imparcial possível. Uma observação subjetiva é baseada nos sentimentos e crenças de uma pessoa e é exclusiva desse indivíduo (figura\(\PageIndex{b}\)).

Figura\(\PageIndex{b}\): Este é o Grand Canyon do Yellowstone no Parque Nacional de Yellowstone. Uma declaração objetiva sobre isso seria: “A imagem é de uma cachoeira”. Uma declaração subjetiva seria: “A imagem é linda”.

Outra forma de os cientistas evitarem preconceitos é usar medições quantitativas em vez de qualitativas sempre que possível. Uma medida quantitativa é expressa com um valor numérico específico. As observações qualitativas são descrições gerais ou relativas. Por exemplo, descrever uma rocha como vermelha ou pesada é uma observação qualitativa. Determinar a cor de uma rocha medindo os comprimentos de onda da luz refletida ou sua densidade medindo as proporções de minerais que ela contém é quantitativo. Os valores numéricos são mais precisos do que as descrições gerais e podem ser analisados usando cálculos estatísticos. É por isso que as medições quantitativas são muito mais úteis para os cientistas do que as observações qualitativas.

Raciocínio indutivo e dedutivo

Uma coisa é comum a todas as formas de ciência: o objetivo final de conhecer. A curiosidade e a investigação são as forças motrizes para o desenvolvimento da ciência. Os cientistas buscam entender o mundo e a forma como ele opera. Dois métodos de pensamento lógico são usados: raciocínio indutivo e raciocínio dedutivo.

O raciocínio indutivo é uma forma de pensamento lógico que usa observações relacionadas para chegar a uma conclusão geral. Esse tipo de raciocínio é comum na ciência descritiva. Um cientista da vida, como um biólogo, faz observações e as registra. Os dados brutos podem ser complementados com desenhos, imagens, fotos ou vídeos. A partir de muitas observações, o cientista pode inferir conclusões (induções) com base em evidências. O raciocínio indutivo envolve a formulação de generalizações inferidas da observação cuidadosa e da análise de uma grande quantidade de dados. O levantamento do uso da terra (quais áreas são florestadas, agrícolas, urbanas, etc.) nos Estados Unidos e, em seguida, concluir que as áreas florestais estão concentradas no Ocidente é um exemplo de ciência descritiva.

No raciocínio dedutivo, o padrão de pensamento se move na direção oposta em comparação com o raciocínio indutivo. O raciocínio dedutivo é uma forma de pensamento lógico que usa um princípio ou lei geral para prever resultados específicos. A partir desses princípios gerais, um cientista pode extrapolar e prever os resultados específicos que seriam válidos desde que os princípios gerais fossem válidos. Por exemplo, uma previsão seria que, se o clima estiver ficando mais quente em uma região, a distribuição de plantas e animais deve mudar. Foram feitas comparações entre distribuições no passado e no presente, e as muitas mudanças encontradas são consistentes com o aquecimento do clima. Descobrir a mudança na distribuição é uma evidência de que a conclusão sobre a mudança climática é válida. O raciocínio dedutivo, ou dedução, é o tipo de lógica usada na ciência baseada em hipóteses (veja abaixo).

Para resumir, o raciocínio indutivo passa do específico (uma observação) para o geral (conclusão), e o raciocínio dedutivo passa do geral (uma hipótese ou princípio) para o específico (resultados).

Ambos os tipos de pensamento lógico estão relacionados aos dois principais caminhos do estudo científico: ciência descritiva e ciência baseada em hipóteses. A ciência descritiva (ou descoberta) visa observar, explorar e descobrir, enquanto a ciência baseada em hipóteses começa com uma pergunta ou problema específico e uma resposta ou solução potencial que pode ser testada. A fronteira entre essas duas formas de estudo costuma ser confusa, porque a maioria dos esforços científicos combina as duas abordagens. As observações levam a perguntas, as perguntas levam à formação de uma hipótese como uma possível resposta a essas perguntas e, em seguida, a hipótese é testada. Assim, a ciência descritiva e a ciência baseada em hipóteses estão em diálogo contínuo.

A ciência também é um processo social

Cientistas compartilham suas ideias com colegas em conferências, buscando orientação e feedback (figura\(\PageIndex{c}\)). Os artigos de pesquisa e os dados enviados para publicação são rigorosamente revisados por colegas qualificados, cientistas que são especialistas na mesma área. O processo de revisão científica visa eliminar informações erradas, resultados de pesquisas inválidos e especulações selvagens. Portanto, é lento, cauteloso e conservador. Os cientistas tendem a esperar até que uma hipótese seja apoiada por uma quantidade esmagadora de evidências de muitos pesquisadores independentes antes de aceitá-la como uma teoria científica.

Figura\(\PageIndex{c}\): Cientistas compartilham informações publicando e participando de conferências. A conferência mostrada aqui se concentra na pesquisa de amendoim e micotoxinas (substâncias químicas nocivas produzidas por fungos). Imagem de Sharon Dowdy (CC-BY-NC).

Características dos cientistas

Não há nada misterioso ou mesmo particularmente incomum nas coisas que os cientistas fazem. Há muitas maneiras de trabalhar com problemas científicos. Todos eles exigem bom senso. Além disso, todos eles exibem certas características que são especialmente - mas não exclusivas - características da ciência.

• Ceticismo — Bons cientistas usam padrões altamente críticos no julgamento de evidências. Eles abordam dados, alegações e teorias (idealmente, até mesmo as deles!) com doses saudáveis de ceticismo.
• Tolerância à incerteza — Os cientistas geralmente trabalham por anos — às vezes por uma carreira inteira — tentando entender um problema científico. Isso geralmente envolve encontrar fatos que, por um tempo, não se encaixam em nenhum padrão coerente e que podem até mesmo apoiar explicações mutuamente contraditórias. Às vezes, ao ouvir cientistas defendendo vigorosamente seus pontos de vista, sua confiança parece absoluta. Mas, no fundo de seus corações, eles sabem que seus pontos de vista são baseados em probabilidades e que uma nova evidência pode surgir a qualquer momento e forçar uma grande mudança em seus pontos de vista.
• Embora eles certamente não tenham o monopólio do trabalho árduo, sua vontade de trabalhar longas horas e anos em busca de um problema é a marca de todos os bons cientistas. Pois a ciência é um trabalho árduo.

Atribuição

Modificado por Melissa Ha a partir das seguintes fontes:

• O que é ciência? de Uma introdução à geologia, de Chris Johnson et al. (licenciado sob CC-BY-NC-SA)
• O Processo da Ciência da Biologia Ambiental por Matthew R. Fisher (licenciado sob CC-BY)
• Métodos científicos da biologia por John W. Kimball (licenciado sob CC-BY)