Prima di analizzare le fasi del metodo scientifico, precisiamo quali caratteristiche deve avere la scienza.
La scienza si basa su risultati di osservazioni e di esperimenti. I risultati devono essere (almeno in linea di principio) ripetibili e verificabili da altri scienziati. I risultati scientifici devono essere confutabili.
Il metodo sperimentale si fonda sull’autonomia della scienza; essa trova le sue verità indipendentemente dalla filosofia e dalla fede.
Il metodo seguito dalla scienza moderna è principalmente quello induttivo-sperimentale. Induttivo, perché risale dal particolare al generale, dal fenomeno e dall’esperienza particolare alla formulazione di una legge più o meno generale; sperimentale, perché si giunge all’enunciazione di leggi scientifiche mediante conferma, ovvero falsificazione sperimentale
Il procedimento usato nell’indagine scientifica per studiare i fenomeni sperimentalmente in laboratorio e giungere all’enunciazione di leggi comprende varie fasi:
- Osservazione;
- Individuazione del problema;
- Documentazione;
- Formulazione dell’ipotesi;
- Verifica sperimentale;
- Analisi dei dati;
- Comunicazione dei risultati;
- Ricerche e ulteriori verifiche;
- Enunciazione della legge.
Metodo induttivo
Il metodo scientifico induttivo parte dall’osservazione di un oggetto, di un fenomeno naturale, di una relazione tra organismi, ecc. e su questo si cercano di individuare le caratteristiche e di eseguire eventuali misurazioni.
Individuazione del problema
L’osservazione può suscitare nello scienziato una domanda: «A cosa serve questo oggetto? Come si verifica questo fenomeno? Che relazione esiste tra queste specie? …». Le domande devono essere specifiche e limitate, non generali, nelle quali sia possibile identificare dei fattori (variabili) che saranno oggetto della successiva verifica sperimentale.
È stato quindi individuato un problema che deve essere formulato in modo tale da permettere di procedere con la fase successiva. Il problema può anche nascere da una riflessione già presente nella mente dello scienziato senza un’osservazione diretta.
Documentazione
Posta la “giusta” domanda, lo scienziato raccoglie i dati e si documenta, cioè ricerca quanto è già stato scritto da altri ricercatori su questo problema, ne elaborerà i dati e su questi deciderà su quali aspetti sia necessario porre nuove osservazioni e misure.
Formulazione dell’ipotesi
Lo scienziato, in base alle osservazioni e ai dati a disposizione, può ora fare un primo tentativo di spiegare i fatti, cioè formula un’ipotesi provvisoria che spieghi le regolarità osservate, che individui relazioni tra eventi o oggetti, che risponda quindi alla domanda. Qui entra in gioco l’abilità, l’esperienza, la creatività e l’intuito del ricercatore – che non è un semplice esecutore di passaggi automatici – nel formulare un’ipotesi che soddisfi questi criteri:
- deve essere quanto più possibile semplice;
- deve saper fornire un’interpretazione a tutte le osservazioni che sono state compiute fino a quel momento;
- deve essere tale che si possano eseguire esperimenti che possano confermarla o smentirla, deve essere cioè “falsificabile”.
Verifica sperimentale
In questa fase il ricercatore verifica la corrispondenza tra i risultati ottenuti dall’attività di ricerca e la sua ipotesi iniziale attraverso l’esecuzione di esperimenti in condizioni controllate che la verificano o la falsificano. Con l’esperimento si cerca di riprodurre il fenomeno approntando una serie di prove, ciascuna delle quali ha un solo elemento diverso (fattore variabile), ad esempio si fanno più esperimenti a temperatura diversa, oppure con tempi differenti, ecc., insieme a una prova di controllo che ha le stesse condizioni delle altre, ma priva del fattore variabile, che ha lo scopo di confermare che i risultati ottenuti dalla prova sperimentale siano dovuti esclusivamente al fattore variabile.
Analisi critica dei dati
A conclusione dell’esperimento, lo scienziato deve prendere nota di come esso si è svolto e di ogni particolare che ha potuto osservare, completando eventualmente il tutto con grafici, tabelle, disegni opportunamente commentati. In questa fase è di grande utilità anche il confronto con esperimenti analoghi condotti da altri scienziati. Dalla loro analisi e dal confronto con l’ipotesi formulata, si può verificare se può essere confermata, oppure abbandonata qualora anche una delle prove abbia dato esito negativo; in questo caso il ricercatore deve formulare una nuova ipotesi da verificare con altri esperimenti.
Comunicazione dei risultati
Questi devono essere redatti con precisi criteri, specificando la metodologia seguita, gli strumenti usati, i dati ottenuti e le conclusioni, accompagnate da eventuali tabelle, grafici e illustrazioni.
Ricerche e ulteriori verifiche
Enunciazione della legge
Se l’ipotesi fatta è convalidata più volte dalla verifica sperimentale e non è stata contraddetta da nessun esperimento, si può enunciare una legge scientifica (o un principio). La legge scientifica è un’affermazione che, usando relazioni matematiche, descrive un comportamento nel quale è possibile verificare una certa regolarità, cioè illustra come si manifesta un fenomeno date certe condizioni, senza però fornirne la spiegazione.
