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2.2: O método científico

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    O método científico é um processo de pesquisa com etapas definidas que incluem coleta de dados e observação cuidadosa.

    Observação

    Os avanços científicos começam com observações. Isso envolve perceber um padrão, direta ou indiretamente, da literatura. Um exemplo de observação direta é perceber que há muitos sapos em seu quintal desde que você ligou os aspersores, onde, como observação indireta, seria ler um estudo científico relatando altas densidades de sapos em áreas urbanas com gramados regados.

    Durante a Guerra do Vietnã (figura\(\PageIndex{a}\)), reportagens da imprensa do Vietnã do Norte documentaram um aumento na taxa de defeitos congênitos. Embora essa credibilidade dessas informações tenha sido inicialmente questionada pelos EUA, ela evocou questões sobre o que poderia estar causando esses defeitos congênitos. Além disso, o aumento da incidência de certos tipos de câncer e outras doenças surgiu mais tarde em veteranos do Vietnã que haviam retornado aos EUA. Isso nos leva à próxima etapa do método científico, a questão.

    Um mapa antigo mostra o Vietnã do Norte separado do Vietnã do Sul
    Figura\(\PageIndex{a}\): Um mapa do Vietnã 1954-1975. Imagem do Escritório de Impressão do Governo dos EUA do Bureau of Public Affairs (domínio público).

    Pergunta

    A etapa de perguntas do método científico é simplesmente perguntar: o que explica o padrão observado? Várias perguntas podem resultar de uma única observação. Cientistas e o público começaram a perguntar: o que está causando os defeitos congênitos no Vietnã e as doenças nos veteranos do Vietnã? Isso poderia estar associado ao uso militar generalizado do herbicida Agente Laranja para limpar as florestas (figura\(\PageIndex{b-c}\)), o que ajudou a identificar inimigos com mais facilidade?

    Pilhas de tambores verdes, cada um com uma faixa laranja no meio
    Figura\(\PageIndex{b}\): Tambores Agent Orange no Vietnã. Imagem do governo dos EUA (domínio público).
    Vista aérea de uma floresta saudável ao redor de um rio (topo) e uma paisagem árida e marrom após a aplicação de herbicida.
    Figura\(\PageIndex{c}\): Uma floresta de mangue saudável (topo) e outra floresta após a aplicação do Agente Laranja. Imagem de autor desconhecido (domínio público).

    Hipótese e previsão

    A hipótese é a resposta esperada para a pergunta. As melhores hipóteses indicam a direção proposta do efeito (aumentos, diminuições, etc.) e explicam por que a hipótese pode ser verdadeira.

    • Hipótese OK: o Agente Laranja influencia as taxas de defeitos congênitos e doenças.

    • Melhor hipótese: o Agente Laranja aumenta a incidência de defeitos congênitos e doenças.

    • Melhor hipótese: o Agente Laranja aumenta a incidência de defeitos congênitos e doenças porque esses problemas de saúde têm sido frequentemente relatados por indivíduos expostos a esse herbicida.

    Se duas ou mais hipóteses atenderem a esse padrão, a mais simples é a preferida.

    As previsões derivam da hipótese. A previsão explica quais resultados apoiariam a hipótese. A previsão é mais específica do que a hipótese porque faz referência aos detalhes do experimento. Por exemplo, “Se o Agente Laranja causar problemas de saúde, camundongos expostos experimentalmente ao TCDD, um contaminante do Agente Laranja, durante o desenvolvimento terão defeitos congênitos mais frequentes do que camundongos controle” (figura\(\PageIndex{d}\)).

    A fórmula estrutural do TCDD, mostrando três anéis fundidos
    Figura\(\PageIndex{d}\): A estrutura química do TCDD (2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxina), que é produzida ao sintetizar os produtos químicos no Agente Laranja. Ele contamina o Agente Laranja em concentrações baixas, mas prejudiciais. Imagem de Emeldir (domínio público).

    Hipóteses e previsões devem ser testáveis para garantir que sejam válidas. Por exemplo, uma hipótese que depende do que um urso pensa não é testável, porque nunca se sabe o que um urso pensa. Também deve ser falsificável, o que significa que eles têm a capacidade de serem testados e demonstrados como falsos. Um exemplo de hipótese infalsificável é “O nascimento de Vênus por Botticelli é lindo”. Não há nenhum experimento que possa mostrar que essa afirmação é falsa. Para testar uma hipótese, um pesquisador conduzirá um ou mais experimentos projetados para eliminar uma ou mais das hipóteses. Isso é importante. Uma hipótese pode ser refutada ou eliminada, mas nunca pode ser provada. A ciência não lida com provas como a matemática. Se um experimento falhar em refutar uma hipótese, encontramos suporte para essa explicação, mas isso não quer dizer que, no futuro, uma explicação melhor não seja encontrada, ou que um experimento mais cuidadosamente planejado seja encontrado para falsificar a hipótese.

    As hipóteses são explicações provisórias e são diferentes das teorias científicas. Uma teoria científica é uma explicação amplamente aceita, exaustivamente testada e confirmada para um conjunto de observações ou fenômenos. A teoria científica é a base do conhecimento científico. Além disso, em muitas disciplinas científicas (menos na biologia) existem leis científicas, muitas vezes expressas em fórmulas matemáticas, que descrevem como os elementos da natureza se comportarão sob certas condições específicas, mas não oferecem explicações sobre por que elas ocorrem.

    Projete um experimento

    Em seguida, um estudo científico (experimento) é planejado para testar a hipótese e determinar se os resultados correspondem às previsões. Cada experimento terá uma ou mais variáveis. A variável independente é o que os cientistas levantam a hipótese de estar causando outra coisa. Em um experimento manipulativo (veja abaixo), a variável independente é manipulada pelo cientista. A variável dependente é a resposta, a variável finalmente medida no estudo. Variáveis controladas (fatores de confusão) podem afetar a variável dependente, mas não são o foco do estudo. Os cientistas tentam padronizar as variáveis controladas para que elas não influenciem os resultados. Em nosso exemplo anterior, a exposição ao Agente Laranja é a variável independente. A hipótese é de causar uma mudança na saúde (probabilidade de ter filhos com defeitos congênitos ou desenvolver uma doença), a variável dependente. Muitas outras coisas podem afetar a saúde, incluindo dieta, exercícios e histórico familiar. Essas são as variáveis controladas.

    Existem dois tipos principais de estudos científicos: estudos experimentais (experimentos manipulativos) e estudos observacionais.

    Em um experimento manipulativo, a variável independente é alterada pelos cientistas, que então observam a resposta. Em outras palavras, os cientistas aplicam um tratamento. Um exemplo seria expor camundongos em desenvolvimento ao TCDD e comparar a taxa de defeitos congênitos com um grupo controle. O grupo controle é um grupo de cobaias que são tão semelhantes quanto possível a todas as outras cobaias, com a exceção de que elas não recebem o tratamento experimental (aquelas que o recebem são conhecidas como grupo experimental, de tratamento ou de teste). O objetivo do grupo controle é estabelecer qual seria a variável dependente em condições normais, na ausência do tratamento experimental. Ele serve como uma linha de base com a qual o grupo de teste pode ser comparado. Neste exemplo, o grupo de controle conteria camundongos que não foram expostos ao TCDD, mas foram tratados da mesma forma que os outros camundongos (figura\(\PageIndex{e}\))

    Cinco ratos brancos em uma gaiola com olhos vermelhos
    Figura\(\PageIndex{e}\): Camundongos de laboratório. Em um estudo científico adequado, o tratamento seria aplicado a vários camundongos. Outro grupo de camundongos não receberia o tratamento (o grupo controle). Imagem de Aaron Logan (CC-BY).

    Em um estudo observacional, os cientistas examinam várias amostras com e sem a causa presumida. Um exemplo seria monitorar a saúde de veteranos que tiveram níveis variados de exposição ao Agente Laranja.

    Os estudos científicos contêm muitas réplicas. Várias amostras garantem que qualquer padrão observado seja devido ao tratamento, e não às diferenças que ocorrem naturalmente entre os indivíduos. Um estudo científico também deve ser repetível, ou seja, se for conduzido novamente, seguindo o mesmo procedimento, deverá reproduzir os mesmos resultados gerais. Além disso, vários estudos acabarão por testar a mesma hipótese.

    Resultados

    Finalmente, os dados são coletados e os resultados são analisados. Conforme descrito no capítulo Math Blast, as estatísticas podem ser usadas para descrever os dados e resumir os dados. Eles também fornecem um critério para decidir se o padrão nos dados é forte o suficiente para apoiar a hipótese.

    O experimento manipulativo em nosso exemplo descobriu que camundongos expostos a altos níveis de 2,4,5-T (um componente do Agente Laranja) ou TCDD (um contaminante encontrado no Agente Laranja) durante o desenvolvimento tinham um defeito congênito na fenda palatina com mais frequência do que camundongos controle (figura\(\PageIndex{f}\)). Embriões de camundongos também tinham maior probabilidade de morrer quando expostos ao TCDD em comparação com os controles.

    Um bebê com uma lacuna no lábio superior
    Figura\(\PageIndex{f}\): Fenda labiopalatina, um defeito congênito no qual essas estruturas são divididas. Imagem de James Heilman, MD (CC-BY-SA).

    Um estudo observacional descobriu que a exposição autorrelatada ao Agente Laranja foi positivamente correlacionada com a incidência de várias doenças em veteranos coreanos da Guerra do Vietnã, incluindo vários tipos de câncer, doenças do sistema cardiovascular e nervoso, doenças de pele e distúrbios psicológicos. Observe que uma correlação positiva significa simplesmente que as variáveis independentes e dependentes aumentam ou diminuem juntas, mas dados adicionais, como as evidências fornecidas por experimentos manipulativos, são necessários para documentar uma relação de causa e efeito. (Uma correlação negativa ocorre quando uma variável aumenta à medida que a outra diminui.)

    Conclusão

    Por fim, os cientistas concluem se os dados apoiam a hipótese. No caso do Agente Laranja, os dados de que camundongos expostos ao TCDD e 2,4,5-T tinham maiores frequências de fissura palatina, coincidem com a previsão. Além disso, veteranos expostos ao Agente Laranja tiveram taxas mais altas de certas doenças, apoiando ainda mais a hipótese. Podemos, portanto, aceitar a hipótese de que o Agente Laranja aumenta a incidência de defeitos congênitos e doenças.

    Na prática, o método científico não é tão rígido e estruturado quanto parece à primeira vista. Às vezes, um experimento leva a conclusões que favorecem uma mudança na abordagem; muitas vezes, um experimento traz questões científicas inteiramente novas ao quebra-cabeça. Muitas vezes, a ciência não opera de forma linear; em vez disso, os cientistas continuamente fazem inferências e generalizações, encontrando padrões à medida que suas pesquisas prosseguem (figura\(\PageIndex{g}\)). Mesmo que a hipótese tenha sido apoiada, os cientistas ainda podem continuar testando-a de maneiras diferentes. Por exemplo, cientistas exploram os impactos do Agente Laranja, examinando os impactos de longo prazo na saúde à medida que os veteranos do Vietnã envelhecem.

    Fluxograma do método científico mostrando setas que vão das etapas posteriores às etapas anteriores
    Figura\(\PageIndex{g}\): O método científico é uma série de etapas definidas que incluem experimentos e observação cuidadosa. As etapas são as seguintes: fazer uma observação; fazer uma pergunta; formar uma hipótese que responda à pergunta; fazer uma previsão com base na hipótese; fazer um experimento para testar a previsão; analisar os resultados; e relatar os resultados. Se a hipótese é apoiada ou não, os resultados ainda são relatados. Se uma hipótese não for suportada por dados, uma nova hipótese pode ser proposta.

    As descobertas científicas podem influenciar a tomada de decisões. Em resposta às evidências sobre o efeito do Agente Laranja na saúde humana, a compensação agora está disponível para veteranos do Vietnã que foram expostos ao Agente Laranja e desenvolveram certas doenças. O uso do Agente Laranja também é proibido nos EUA. Finalmente, os EUA começaram a limpar locais no Vietnã que ainda estão contaminados com TCDD.

    Baseando-se no trabalho de outras pessoas

    Só raramente uma descoberta científica entra em cena. Quando isso acontecer, é provável que crie uma revolução na forma como os cientistas percebem o mundo ao seu redor e abra novas áreas de investigação científica. A teoria da evolução de Darwin e as regras de herança de Mendel são exemplos desses desenvolvimentos revolucionários. A maior parte da ciência, no entanto, consiste em adicionar outro tijolo a um edifício que foi construído lenta e meticulosamente por trabalhos anteriores.

    O desenvolvimento de uma nova técnica geralmente estabelece a base para avanços rápidos em muitos caminhos científicos diferentes. Basta considerar os avanços em biologia que a descoberta do microscópio óptico e, posteriormente, do microscópio eletrônico possibilitou. Nessas páginas, há muitos exemplos de procedimentos experimentais. Cada um foi desenvolvido para resolver um problema específico. No entanto, cada um foi então contratado por trabalhadores de outros laboratórios e aplicado aos seus problemas.

    De forma semelhante, a criação de uma nova explicação (hipótese) em um campo científico geralmente estimula trabalhadores em áreas relacionadas a reexaminar seu próprio campo à luz das novas ideias. A teoria da evolução de Darwin, por exemplo, teve um enorme impacto em praticamente todas as subespecialidades da biologia, bem como na ciência ambiental. Até hoje, cientistas em especialidades tão diferentes quanto a bioquímica e a biologia da conservação são guiados em seu trabalho pela teoria da evolução (figura\(\PageIndex{g}\)).

    Um sapo marrom e amarelo está empoleirado em uma rocha.
    Figura\(\PageIndex{h}\): Compreender o sapo de patas amarelas da montanha ameaçado de extinção através das lentes da evolução e da genética ajudou sua conservação. Imagem de Iasaac Chellman/NPS (CC-BY).

    Referências

    Comitê do Instituto de Medicina (EUA) para revisar os efeitos da exposição a herbicidas na saúde de veteranos do Vietnã. Veteranos e agente laranja: efeitos na saúde dos herbicidas usados no Vietnã. Washington (DC): National Academies Press (EUA); 1994. 2, História da controvérsia sobre o uso de herbicidas.

    Neubert, D., Dillmann, I. Efeitos embriotóxicos em camundongos tratados com ácido 2,4,5-triclorofenoxiacético e 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxina. Arco de Naunyn-Schmiedeberg. Pharmacol. 272, 243—264 (1972).

    Stellman, J. M. e Stellman, S. D. (2018). Agente Orange durante a Guerra do Vietnã: a persistente questão de seu impacto na saúde civil e militar. Jornal americano de saúde pública, 108 (6), 726—728.

    Yi, S. W., Ohrr, H., Hong, J. S. e Yi, J. J. (2013). Exposição ao agente Laranja e prevalência de doenças autorrelatadas em veteranos coreanos do Vietnã. Jornal de medicina preventiva e saúde pública = Yebang Uihakhoe chi, 46 (5), 213—225.

    Atribuições

    Modificado por Melissa Ha a partir das seguintes fontes: