Il metodo sperimentale: le caratteristiche del metodo scientifico
Il metodo sperimentale è un pilastro fondamentale del processo scientifico, una procedura sistematica attraverso la quale gli scienziati esplorano fenomeni, testano ipotesi e acquisiscono nuove conoscenze. Questo approccio metodico alla scoperta e alla verifica permette di distinguere tra ciò che appare essere vero e ciò che è effettivamente dimostrabile attraverso l’evidenza empirica. Caratterizzato dalla sua struttura rigorosa e ripetibile, il metodo sperimentale guida gli scienziati nel navigare il complesso mondo delle indagini scientifiche, assicurando che le conclusioni tratte siano solide, affidabili e oggettive.
Vediamone insieme le caratteristiche.
Il metodo sperimentale e le sue caratteristiche
Ora che sappiamo cosa studia la fisica ci dovremmo chiedere: “Come studio questi fenomeni quantitativi?"
La risposta è semplice: usando il metodo sperimentale.
Il metodo sperimentale, ideato per la prima volta da Galileo Galilei, si compone di:
- una prima parte in cui lo scienziato osserva il fenomeno, individua le grandezze fisiche e fa delle ipotesi
- una seconda parte, invece, in cui sottopone le sue ipotesi a rigorosi esperimenti
Solamente dopo che gli esperimenti hanno confermato l’ipotesi questa diventa una legge.
Però ora dobbiamo spiegare cos’è una legge in fisica.
Una legge fisica è la generalizzazione, dimostrata attraverso equazioni matematiche, di un fenomeno osservato. Si differenzia dal dogma poiché quest’ultimo non può essere dimostrato scientificamente dato che si impone come verità assoluta.
Un vero fisico non effettua misure una volta sola, bensì molte, dato che durante le misurazioni possono essere commessi errori.
Le fasi del metodo sperimentale
Il processo inizia con l’osservazione attenta di un fenomeno, che porta alla formulazione di una domanda di ricerca. Questa domanda guida lo scienziato nello sviluppo di un’ipotesi, una supposizione informata basata sulle conoscenze esistenti, che cerca di spiegare il fenomeno osservato. L’ipotesi deve essere formulata in modo che possa essere testata sperimentalmente, stabilendo una relazione chiara tra cause e effetti.
Successivamente, lo scienziato progetta un esperimento per testare l’ipotesi. Questa fase richiede la definizione precisa delle variabili in gioco – le variabili indipendenti, che lo scienziato manipola; le variabili dipendenti, che vengono misurate per vedere come rispondono alle modifiche delle variabili indipendenti; e le variabili di controllo, che vengono mantenute costanti per garantire che l’esperimento testi solo l’effetto della variabile indipendente. La progettazione dell’esperimento include anche la scelta del campione, la definizione della metodologia e la determinazione dei criteri per la raccolta e l’analisi dei dati.
Una volta che l’esperimento è stato attentamente pianificato, viene eseguito secondo la procedura stabilita, durante la quale vengono raccolti i dati. Questa fase è cruciale, poiché i dati devono essere raccolti in modo sistematico e imparziale per garantire che siano affidabili e validi. Dopo la raccolta, i dati vengono analizzati per determinare se supportano o confutano l’ipotesi. Questo può comportare l’uso di metodi statistici per valutare la significatività dei risultati.
Infine, i risultati dell’esperimento vengono interpretati e discussi nel contesto della domanda di ricerca originale e delle ipotesi. Se i risultati supportano l’ipotesi, essa può essere accettata come spiegazione valida del fenomeno, sebbene con la consapevolezza che la scienza è sempre aperta a ulteriori indagini e che un esperimento non può mai provare definitivamente un’ipotesi. Se i risultati non supportano l’ipotesi, questa può essere modificata o scartata, e possono essere formulate nuove ipotesi basate sui dati raccolti. In entrambi i casi, i risultati vengono comunicati alla comunità scientifica, spesso attraverso la pubblicazione in riviste peer-reviewed, permettendo ad altri scienziati di ripetere gli esperimenti e di costruire sulla base delle scoperte.
Galileo Galilei e l’invenzione del metodo sperimentale
Galileo Galilei è sicuramente uno dei più grandi scienziati della storia. Qui trovi la lezione dedicata a Galileo.
Infatti egli inventò il metodo sperimentale, gettando le basi per la fisica moderna, e riuscì a dimostrare la teoria di Copernico, in vigore tutt’ora.
Galileo si accorse, mentre osservava Giove con uno dei primi telescopi, che c’erano 4 piccoli corpi celesti che erano sempre accanto al pianeta, ma in posizioni diverse. Questo lo fece sospettare che questi corpi celesti fossero satelliti di Giove e quindi che anch’esso fosse un pianeta come la Terra.
Galileo osservò molto anche Luna e Venere. Scoprì che la Luna aveva la superficie irregolare, e non perfetta come credevano prima di lui; di Venere, invece, scoprì che le sue fasi (periodi di luce e buio) erano simili a quelli della Luna, ma diverse. Quest’ultimo fu un altro dei piccoli passi che portò ad abbandonare la teoria del filosofo Tolomeo, la quale enunciava che tutti i corpi celesti girassero attorno alla Terra.
Egli quindi nel XVII secolo confermò la teoria di Niccolò Copernico: un astronomo polacco che aveva ipotizzato la teoria eliocentrica (dal greco Helios = Sole, Kentron = centro) senza, però, dimostrarla.
La Chiesa, però, considerò Galileo un eretico, e perciò egli non riuscì a divulgare le sue teorie.
Infatti, pur credendo di aver ragione, fu costretto a rinnegare le sue teorie poiché la Chiesa Cattolica credeva fermamente nella teoria geocentrica (dal greco geo= Terra, Kentron = centro). Si dice, però, che Galileo Galilei, durante il processo, sottovoce sussurrò la famosa frase “Eppur si muove…", proprio riferendosi alla Terra!