La scienza e la sua storia

Per scienza si intende un complesso organico di conoscenze ottenuto con un processo sistematico di acquisizione delle stesse allo scopo di giungere ad una descrizione precisa della realtà fattuale delle cose e delle leggi in base alle quali avvengono i fenomeni.
Le regole che governano tale processo di acquisizione di conoscenze sono generalmente conosciute come metodo scientifico. Gli elementi chiave del metodo scientifico sono l'osservazione sperimentale di un evento naturale, la formulazione di un'ipotesi generale sotto cui questo evento si verifichi, e la possibilità di controllo dell'ipotesi mediante osservazioni successive.
In senso più largo è stato tentato di applicare il metodo scientifico anche ad aree del sapere quali sociologia, storia, ecc. le cosiddette scienze umane incontrando però difficoltà nell'applicazione dello stesso.
Uno degli elementi essenziali affinché un complesso (limitato o meno) di conoscenze possa essere ritenuto "scientifico" è la sua possibilità di essere falsificabile mediante una opportuna procedura.
Alcune scoperte scientifiche sono in realtà intuitive, ma altre no. La teoria atomica, per esempio, implica che un pesante masso di granito, solido, duro, grigio, in realtà è formato da una combinazione di particelle subatomiche priva di proprietà intuitive, che si muovono molto rapidamente in una area consistente di uno spazio quasi del tutto vuoto. Molti preconcetti sul funzionamento dell'universo sono stati messi in discussione da scoperte scientifiche, altri sono stati invece sorprendentemente confermati.


Gruppo di matematici e astronomi nella Scuola di Atene di Raffaello
Indice [nascondi]
1 Etimologia
2 Storia della concezione della scienza
3 Modelli scientifici, teorie e leggi
4 Filosofia della scienza
5 La matematica e il metodo scientifico
6 Obiettivi della scienza
7 Luoghi di scienza
8 Settori scientifici
9 Voci correlate
10 Altri progetti
11 Collegamenti esterni
Etimologia [modifica]

La parola "scienza" deriva dal latino "scientia", che significa conoscenza. Fin dall'Illuminismo questa parola (e la sua origine latina) aveva il significato di qualsiasi sistematica o esatta registrazione della conoscenza. Di conseguenza la "scienza", a quel tempo, aveva lo stesso tipo di significato dato alla filosofia, nel senso più ampio del termine.
Per esempio si distingueva tra "scienze naturali" e "scienze morali"; in queste ultime si comprendeva anche la filosofia, e questo si rifletteva nella distinzione tra "filosofia naturale" e "filosofia morale". Più recentemente la "scienza" si è limitata a ciò che chiamiamo scienze naturali.
I campi di studio spesso - particolarmente in ambito anglosassone - si distinguono in termini di "scienze pesanti" e "scienze leggere" e questi termini (talvolta considerati umilianti) sono spesso sinonimi, rispettivamente, di scienze naturali e scienze sociali. La Fisica, la Chimica, la Biologia e la Geologia sono tutte forme di "scienze pesanti". Gli studi di Antropologia, Archeologia, Storia, Psicologia e Sociologia qualche volta vengono considerate "scienze leggere".
Diffusa è anche la tendenza (di derivazione comtiana) di considerare pesanti le scienze più matematizzate, quali Matematica, Informatica, Fisica e Chimica.
I sostenitori di questa suddivisione affermano che la cosiddetta "scienza leggera" non usa il metodo scientifico strictu sensu, ma ammette anche evidenze aneddotiche - o non matematiche - ed utilizza un diverso criterio di rigore rispetto ai canoni del metodo scientifico.
Gli avversari di questa suddivisione notano che le "scienze sociali" fanno spesso uso di studi statistici ambientali sistematici e rigorosamente controllati. Fanno anche notare che nelle scienze naturali, per esempio nel campo della biologia comportamentale o nell'Astronomia l'ambiente è totalmente incontrollabile e ci si deve limitare alla mera osservazione. Affermano inoltre che anche la "scienza pesante" ha sofferto, e spesso soffre tuttora, di carenze di rigore nel metodo oltre che nella precisione delle osservazioni.
Qualche volta il termine "scienza" è utilizzato al servizio di campi nuovi e interdisciplinari che fanno uso, almeno in parte, del metodo scientifico, e che in ogni caso aspirano a essere esploratori attenti e sistematici dei loro soggetti di studio, compresa l'informatica, la scienza dell'informazione e le scienze ambientali.
Storia della concezione della scienza [modifica]

Socrate accostò per primo il sapere alla virtù, sostenendo che "l'uomo che non sapeva cosa era il bene non poteva certo farlo". Platone sostenne che la scienza era più valida delle rette opinioni perché "legava queste ultime con ragionamenti causali". Aristotele elaborò una teoria più articolata secondo la quale la scienza è conoscenza dimostrativa, cioè "si conosce la causa di un oggetto, per la quale l'oggetto non può essere diverso da come è". Gli Stoici affermarono che la scienza era la comprensione sicura, certa, immutabile, basata sulla ragione.
La scienza moderna poggiò le sue basi da questi modelli e Galilei poneva le dimostrazioni necessarie sullo stesso piano della "sensata esperienza". L'ideale geometrico della scienza dominò il pensiero di Cartesio. Isaac Newton stabilì il concetto descrittivo della scienza contrapponendo il "metodo dell'analisi" al "metodo della sintesi". Bernard enunciò che la semplice constatazione dei fatti non poteva mai costituire da sola una scienza; per istruirsi bisognava ragionare sulle osservazioni, paragonare i fatti e giudicarli con altri fatti aventi la funzione di controllo. Uno degli ultimi paradigmi è quello dello stabilimento di leggi scientifiche, comprendendo la natura delle leggi e il modo di stabilirle.
Modelli scientifici, teorie e leggi [modifica]

Al giorno d'oggi termini come "ipotesi", "modello", "teoria", e "leggi fisiche", hanno significati differenti, tra gli scienziati e la gente comune. Gli scienziati utilizzano il termine "modello" per definire un mezzo utile per fare delle previsioni, che possono essere verificabili mediante esperimenti ed osservazioni. Un'"ipotesi" è un assunto non ancora supportato da regole ed esperimenti. Una "legge fisica" o "legge di natura" è una generalizzazione scientifica basata su osservazioni empiriche. Molti però non sono consapevoli che gli scienziati chiamano "teorie", ciò che per la gente comune sono considerati spesso dei "fatti". Di solito si definisce la parola "teoria" quando si ha a che fare con idee che non possiedono solide prove; invece per gli scienziati il significato è opposto: utilizzano questa parola quando si riferiscono a idee che hanno ripetutamente superato diverse verifiche. Ed è così quando gli scienziati parlano di teorie dell'evoluzione, dell'elettromagnetismo o della relatività. Ma vi sono anche delle eccezioni, per esempio la teoria delle stringhe, che sembra essere un modello promettente, ma non è ancora sostenuto da evidenze empiriche che possano dargli una precedenza su analoghi modelli in competizione.
Le teorie che superano nel tempo diverse verifiche sono considerate "dimostrate" nel senso scientifico; ossia, sono considerate modelli accettabili della realtà, teorie di cui ci si può fidare ma che possono essere smentite (falsificate nel gergo scientifico) da un'osservazione in contrasto con esse. Questo comprende anche le teorie universalmente accettate, come per esempio la teoria eliocentrica e la teoria dell'evoluzione, che sono sostenute da molte osservazioni e dati sperimentali, ma che non sono escluse dal dover sottostare alle osservazioni.
Le teorie scientifiche sono sempre aperte a revisioni, nel caso che nuove evidenze contraddicano le previsioni. Gli scienziati non pretendono di avere la conoscenza assoluta, e persino i fondamenti di una teoria possono essere considerati errati, se nuovi dati e osservazioni contraddicono le precedenti (Falsificabilità di Popper).
La legge di gravitazione di Newton è un buon esempio di come una teoria evolva (o sia "falsificata" secondo Popper). In condizioni di alta velocità e in presenza di forti campi gravitazionali tale teoria non riesce a descrivere correttamente i fenomeni osservati, nonostante che al di fuori di tali condizioni riesca a fornire risultati validi. È quindi stato necessario introdurre il concetto di relatività e sviluppare una teoria rivoluzionaria al fine di comprendere tali fenomeni. Siccome la legge della relatività generale descrive anche i fenomeni compresi nella legge di Newton, essa è attualmente considerata una teoria migliore rispetto a quella di Newton per descrivere la legge di gravitazione.
Lo sviluppo di nuove leggi e teorie è principalmente basato sull'acquisizione di dati più precisi. Come detto sopra, la legge della gravitazione di Newton è valida entro certi limiti e la si può quindi pensare come un'approssimazione di una legge più complessa. Tutte le nuove leggi o teorie sono sviluppate per comprendere i fenomeni non descritti dalle leggi o teorie precedenti, ma queste devono includere i risultati ottenuti dalle teorie precedenti. Per esempio la relatività generale deve ritrovare gli stessi valori della legge di gravitazione per condizioni di velocità basse e campi gravitazionali deboli. La scienza è quindi evolutiva e anche se nuove teorie dovessero rivoluzionarne le basi stesse, le conoscenze acquisite fino ad allora non cambieranno.
Questo è un punto fondamentale per la comprensione della scienza, altrimenti si potrebbe pensare che la scienza sia precaria e che tutte le conoscenze da noi acquisite possano svanire nel nulla all'invenzione di una teoria rivoluzionaria.
Filosofia della scienza [modifica]

Per approfondire, vedi la voce Filosofia della scienza.
La filosofia della scienza è una disciplina della filosofia che si sviluppa in modo parallelo allo sviluppo della scienza. La sociologia della scienza è una disciplina della sociologia che accompagna la filosofia della scienza. Le questioni filosofiche più generali correlate con la scienza sono di natura
ontologica: se e in che senso si possa attribuire una realtà alle descrizioni scientifiche dei fenomeni e che tipo di cosmologia, cosmogonia e metafisica è in accordo con tali descrizioni;
gnoseologica ed epistemologica: come e perché la scienza può fornire delle conoscenze;
etica: le implicazioni morali delle assunzioni scientifiche e dell'uso delle tecnologie.
La matematica e il metodo scientifico [modifica]

Per approfondire, vedi la voce metodo scientifico.
Le definizione favorita di Bertrand Russell sulla matematica è: "un argomento del quale non sappiamo mai quello di cui stiamo parlando né se quello che diciamo sia giusto."
La matematica nasce come strumento creato dall'uomo per l'analisi e lo studio (quantitativo) della Natura. La sua capacità di prevedere certi fenomeni ha sconcertato alcuni scienziati fino al punto di porsi la domanda se la Natura stessa non sia realmente governata dalla matematica e che l'uomo, in quanto parte della Natura, non faccia altro che esteriorizzare tale conoscenza intrinseca (filosofia della matematica).
Questo paradosso può essere in parte compreso considerando che la ricerca scientifica si sviluppa per approssimazioni al fine di potere meglio descrivere i fenomeni osservati. Molto spesso infatti si utilizzano tecniche di approssimazione (quali Serie di Taylor, serie di Fourier,...); queste permettono di trovare equazioni lineari e/o polinomiali che verifichino i dati osservati e, in prima approssimazione, molti aspetti scientifici possono essere studiati (entro limiti prefissati) attraverso equazioni estremamente semplici, quali rette o quadratiche, pur essendo governati da leggi anche estremamente complesse.
La matematica e la scienza si possono considerare distinte dalle osservazioni, le quali sono affette da errori di misura (il termine qui deve essere interpretato come "incertezza" e non come "fallace"); la conoscenza della Natura è quindi limitata dalla nostra capacità di misurarla. Applicando il metodo scientifico si analizzano le osservazioni e si derivano le equazioni matematiche che ne permettano la migliore descrizione, lo sviluppo di teorie scientifiche è basato sulla nostra capacità di analizzare questi dati; a tale fine si sono sviluppate delle tecniche statistiche (funzioni di distribuzione) che permettono di ridurre l'incertezza dei dati e affinare le teorie ad essi connesse.
Detto questo non bisogna interpretare la matematica come mero strumento della scienza. Come la ricerca pura non deve essere vista subordinata alla ricerca tecnologica o pratica, così la matematica non deve esserlo alla scienza. Lo sviluppo di geometrie non euclidee ha per esempio preparato lo studio della curvatura nella relatività generale.
Obiettivi della scienza [modifica]

Nonostante vi sia su di essa una forte aspettativa, il suo obiettivo non è rispondere a tutte le domande, ma solo a quelle pertinenti alla realtà fisica. Inoltre, non è possibile delegarle tutti i problemi, così diventa importante la scelta su quali interrogativi debba rispondere.
La scienza non è in grado di dimostrare, né produrre, verità assolute e indiscusse. Piuttosto verifica coerentemente al meglio le ipotesi sui diversi aspetti del mondo fisico, e quando necessario si rimette in discussione, rivedendo le sue teorie alla luce di nuovi dati e osservazioni.
Non ha la presunzione di descrivere in termini assoluti come la natura è in questo momento, può solo trarre delle conclusioni in base all'osservazione della natura. Per esempio, lo sviluppo della meccanica quantistica agli inizi del XX secolo mostra che l'osservazione non è indipendente dagli eventi, e la scoperta della dualità onda-particella ha modificato l'idea tradizionale sull'"obiettività" della scienza.
La scienza, tuttavia, non è una sorgente di giudizi di valori soggettivi, e può avere senza dubbio un ruolo importante in materia di etica, indicando alla politica le probabili conseguenze di certe scelte.
Si può riassumere dicendo che la scienza moderna ha come scopo di rispondere a "come" i fenomeni osservati si svolgono, lasciando il "perché" a questioni filosofiche e/o religiose. Ogni teoria scientifica sviluppa un modello che permette la rappresentazione matematica del fenomeno, al fine di potere fare delle previsioni. Esistono inoltre casi in cui lo sviluppo di un modello in un certo ramo della scienza può facilitare lo sviluppo di altri modelli in altri rami della scienza senza che questi siano necessariamente legati.
Lo scopo ultimo della scienza è la comprensione e la modellizzazione della natura al fine di potere prevedere e possibilmente intervenire sullo sviluppo di uno o più fenomeni.
Luoghi di scienza [modifica]

La scienza viene praticata non solo nelle università, ma anche in altri istituti scientifici e in diversi settori. Vi sono solide vocazioni accademiche, ma è anche praticata da amatori che utilizzano soprattutto la parte osservativa della scienza. Si pratica anche nelle aziende, dove alcuni ricercatori a volte divengono abbastanza rinomati nel loro campo da lavorare anche in accademia. Vice versa può anche accadere che alcuni ricercatori accademici divengano noti per le ricadute tecnologiche delle loro ricerche.
Settori scientifici [modifica]

Scienze matematiche, fisiche e naturali
Scienze sociali
Tecnologia e scienze applicate
Geografia
Linguistica
Filologia