Cosa intendiamo dire quando parliamo di scienza?

1. Cosa intendiamo dire quando parliamo di scienza?

2. Il metodo scientifico è la modalità tipica con cui la scienza procede per raggiungere una conoscenza della realtà oggettiva, affidabile, verificabile e condivisibile. Esso consiste, da una parte, nella raccolta di evidenze empiriche e misurabili attraverso l'osservazione e l'esperimento; dall'altra, nella formulazione di ipotesi e teorie più generali, spesso sotto forma di leggi universali, da sottoporre al vaglio dell'esperimento per testarne l'efficacia.

3. Limitandosi al campo delle scienze naturali, fisiche e matematiche, il metodo induttivo o induzione descrive il percorso seguito per arrivare alla stesura di una legge scientifica a partire dall'osservazione di un fenomeno. Si articola nei seguenti passi, ripetuti ciclicamente: Osservazione; Esperimento; Correlazione fra le misure; Definizione di un modello fisico ed elaborazione di un modello matematico; Formalizzazione della teoria.

4. Ai tempi del filosofo e logico inglese Bertrand Russell (1872-197 il modo più comune di fare scienza era il metodo dell'induzione. Secondo questa metodologia, la scienza si baserebbe sulla raccolta di osservazioni riguardo ad un certo fenomeno X, da cui trarre una legge generale che permetta di prevedere una futura manifestazione di X (cioè un fenomeno che riguarda X). Ciò che Russell osservò, con classico humour inglese, è che ad esempio il tacchino americano, che il contadino nutre con regolarità tutti i giorni, il quarto mercoledì di novembre avrebbe potuto prevedere che anche il giorno successivo sarebbe stato nutrito... ma il giorno successivo è il giorno del Ringraziamento e l'unico che in effetti mangia quel giorno è l'allevatore (a spese del tacchino)! Questa fu la celebre obiezione del tacchino induttivista. Detto in maniera sintetica, il punto debole dell'induzione è che non sempre si può formulare una legge universale sulla base di singoli casi; ad esempio, l'osservazione di uno o più cigni dal colore bianco non autorizza a dire che tutti i cigni sono bianchi; esistono infatti anche dei cigni di colore nero.

5. Per eseguire osservazioni scientifiche che abbiano carattere di oggettività, è più opportuno applicare le seguenti regole, proprie del metodo deduttivo: formulare un'ipotesi; esprimerla in modo da prevedere alcune conseguenze o eventi, deducibili dall'ipotesi iniziale; osservare se si produce l'evento previsto, controllando più volte che si verifichi; se l'evento si produce, la teoria non è detto che sia confermata, semplicemente non è stata smentita e possiamo accettarla, ma solo provvisoriamente, finché un’altra esperienza non possa smentirla.

6. Dunque secondo questa teoria (deduttiva) alla base della scienza non ci può essere una osservazione frammentaria e casuale, ma una osservazione guidata dalla ragione dei fenomeni naturali e quindi l’ipotesi precede l’osservazione (prima ragiono poi guardo). • Inoltre chiunque deve poter ripetere gli esperimenti e verificare i fenomeni, quindi la loro descrizione e le conclusioni devono essere selezionate, rigorose e univoche, in modo che ognuno possa esattamente comunicare ciò che pensa.

7. Il metodo deduttivo

8. IL CASO DELLA GENERAZIONE SPONTANEA Fino al XVII secolo la gente comune era propensa a credere che la vita si potesse generare spontaneamente almeno nelle sue forme più semplici: e così insetti e vermi dalla carne in putrefazione e da tronchi marci, rane e pesci dal fango, per non parlare dei topi, che si credeva si formassero da camicie sporche da sudore con l'aggiunta di alcuni chicchi di grano secondo la ricetta classica di J.B. Van Helmont (1594-1644). Col naturalista F. Redi (1626-1698) fu dimostrato correttamente che i "vermi" della carne compaiono solo se questa è lasciata a disposizione di mosche che vi deporranno le uova. Il suo è un esperimento classicamente scientifico.

9. Francesco Redi pose della carne avariata in una serie di recipienti, alcuni chiusi, altri aperti, e dimostrò che le larve nascevano solo dove le mosche avevano potuto depositare le uova. In pratica nei recipienti chiusi non si formarono le larve di insetti (e quindi la carne in decomposizione non le generava spontaneamente). Gli insetti potevano nascere solo da altri insetti, attraverso le loro uova deposte dalle femmine.

10. La controversia sulla generazione spontanea degli organismi superiori era stata quindi chiusa nel 1668, quando Francesco Redi aveva dimostrato con una serie di esperimenti magistrali che anche gli insetti seguivano la legge della riproduzione parentale. Nasce però qualche anno dopo una nuova teoria sulla generazione spontanea, dovuta alla scoperta del microscopio ottico!

11. Infatti, appena sei anni dopo, un geniale microscopista olandese, AntonivanLeeuwenhoek, aveva scoperto una nuova, inaspettata dimensione della realtà e della vita: quella del mondo microscopico (con l’uso del MICROSCOPIO OTTICO). L’uso del microscopio riportò in auge le vecchie idee spontaneiste, perché si era notato che alcune forme di vita unicellulari, come i Protozoi ed i Batteri, si formavano negli infusi lasciati per un certo tempo in laboratorio, anche in ambiente chiuso (ad esempio infusi di fieno).

12. Lo scienziato italiano Lazzaro Spallanzanidimostrò che anche le infusioni animali e vegetali (da piante o carne in macerazione) non mostravano generazione spontanea (1761-62). Dopo aver sterilizzato l'infusione mediante una prolungata bollitura, e impedito effettivamente il contatto con l'ambiente esterno sigillando alla fiamma delle ampolle, l'esperienza dimostrava che nessuna delle diciannove ampolle preparate conteneva infusori. L'errore di Needham e di altri scienziati precedenti consisteva nell'essersi fidati di una sigillatura mediante tappi di sughero, i quali non erano sufficienti a impedire che germi vaganti nell'aria potessero penetrare nei recipienti. Quindi se i germi presenti nell’aria non entrano nell’infusione, non si formano i protozoi che erano stati in precedenza visti al microscopio (Infusori).

13. Rotifero Paramecium caudatum

15. OBIEZIONE A SPALLANZANI !!! Alcuni scienziati affermavano che i microrganismi non si sviluppano perché tappando le ampolle si impediva l’ingresso dell’aria, indispensabile alla vita! La risposta venne dalle prove effettuate da Pasteur:

16. Fu ad opera del grande scienziato francese Louis Pasteur (1864) che si ottenne la definitiva dimostrazione che la generazione spontanea non esiste. Il suo esperimento si basava sull'uso di palloni a collo di cigno aperti al contatto con l'aria. Una volta riempiti con una soluzione nutritiva venivano sterilizzati al calore. Il collo di cigno impediva l'ingresso di microrganismi ed il liquido rimaneva sterile anche con il passare del tempo.

17. Egli impiegò per i suoi esperimenti dei matracci a collo d'oca, che permettevano l'entrata dell'ossigeno, elemento indispensabile allo sviluppo della vita, ma impediva che il liquido all'interno venisse in contatto con agenti contaminanti come spore e batteri. Egli bollì il contenuto dei matracci, uccidendo così ogni forma di vita all'interno, e dimostrò che i microrganismi riapparivano solo se il collo dei matracci veniva rotto, permettendo così agli agenti contaminanti di entrare. E inoltre dimostrò che alcuni germi si depositavano nella curva del matraccio in cui era presente dell'acqua perché le spore arrivavano fino a lì e quindi in quel posto si riproducevano i germi perché si erano trovati in un ambiente favorevole.

19. Ipotesi: le muffe provengono dall’aria, mediante le spore (invisibili) Ragionamento: Spallanzani aveva tolto l’aria e quindi l’ossigeno per la vita: io voglio dimostrare che anche con l’aria posso impedire la formazione di muffe. Esperimento: utilizzo un pallone con il collo lungo e piegato, così ferma le spore nell’ansa e impedisce che arrivino al brodo di cultura e crescano. Obiezione: le muffe non crescono perché bollendo Pasteur ha ucciso il “principio vitale” contenuto nel brodo. Esperimento : allora Pasteur rompe il collo e si ha una crescita delle muffe e di altri microbi. Inoltre coltivando la polvere rimasta nell’ansa le muffe si sviluppano. Conclusioni: la vita arriva dalle spore presenti nell’aria e si sviluppa solo se raggiunge il terreno di coltura.

20. La vita deriva da altra vita (omnis cellula e cellula)

21. Osservazione: Pasteur usò il METODO DEDUTTIVO, perché ipotizzò la presenza di microrganismi, come le spore, che non poteva vedere, a causa delle loro minuscole dimensioni: quindi la sua ipotesi NON PARTE DALLA OSSERVAZIONE, MA DA UN RAGIONAMENTO LOGICO. In seguito progetta l’esperienza per verificare se la sua ipotesi è corretta, e le osservazioni che effettua confermano la sua ipotesi: finchè un altro scienziato non è in grado di dimostrare il contrario, la sua ipotesi viene assunta come una verità scientifica (solo provvisoria, niente nella scienza è definitivo).

22. Ma non potrebbe accadere che una scoperta scientifica avvenga per caso? “Il caso della penicillina di Fleming”… (cerca sul WEB la sua storia..)