INVESTIGAÇÃO EM INVESTIGAÇÃO: O que realmente queremos dizer com pesquisa e como ela ajuda a informar a nossa compreensão das coisas? As pessoas que procuram provas a partir de qualquer pesquisa em ciência ficarão tristemente desapontadas.

Como astrofísico, eu vivo e respiro ciência. Muito do que eu leio e ouço é redigido na linguagem da ciência, que para os estranhos pode parecer pouco mais do que jargão e algaravia. Mas uma palavra raramente é falada ou impressa na ciência e essa palavra é “prova”. Na verdade, a ciência tem pouco a ver com “provar” qualquer coisa.

Estas palavras podem ter causado uma expressão preocupada na sua cara, especialmente porque a mídia nos diz continuamente que a ciência prova coisas, coisas sérias com consequências potenciais, como o açafrão-da-terra pode aparentemente substituir 14 drogas, e coisas mais frívolas como a ciência provou que a mozzarella é o queijo ideal para pizza.

Seguramente a ciência provou estas e muitas outras coisas. Não é assim!

O modo do matemático

Os matemáticos provam coisas, e isto significa algo bastante específico. Os matemáticos estabelecem um conjunto particular de regras básicas, conhecidas como axiomas, e determinam quais afirmações são verdadeiras dentro da estrutura.

Uma das mais conhecidas é a antiga geometria de Euclides. Com apenas um punhado de regras que definem um espaço perfeito e plano, inúmeras crianças nos últimos milênios suaram para provar a relação de Pitágoras com triângulos rectos, ou que uma linha recta cruzará um círculo no máximo em dois locais, ou uma miríade de outras afirmações que são verdadeiras dentro das regras de Euclides.

Onde o mundo de Euclides é perfeito, definido pelas suas linhas rectas e círculos, o universo que habitamos não o é. Figuras geométricas desenhadas com papel e lápis são apenas uma aproximação do mundo de Euclides onde as afirmações da verdade são absolutas.

Nos últimos séculos temos vindo a perceber que a geometria é mais complicada que a de Euclides, com grandes matemáticos como Gauss, Lobachevsky e Riemann dando-nos a geometria de superfícies curvas e deformadas.

Nesta geometria não euclidiana, temos um novo conjunto de axiomas e regras de terra, e um novo conjunto de afirmações de verdade absoluta que podemos provar.

Estas regras são extremamente úteis para navegar à volta deste planeta (quase) redondo. Uma das (muitas) grandes realizações de Einstein foi mostrar que curvar e empenar o próprio espaço-tempo poderia explicar a gravidade.

Yet, o mundo matemático da geometria não-euclidiana é puro e perfeito, e assim apenas uma aproximação ao nosso mundo confuso.

Só o que é ciência?

Mas há matemática na ciência, você chora. Acabei de dar aulas sobre campos magnéticos, integrais de linha e cálculo vectorial, e tenho a certeza que os meus alunos concordariam prontamente que há muita matemática em ciência.

E a abordagem é a mesma de outras matemáticas: definir os axiomas, examinar as consequências.

O famoso E=mc2 de Einstein, extraído dos postulados de como as leis do eletromagnetismo são vistas por diferentes observadores, a sua teoria especial da relatividade, é um excelente exemplo disso.

Mas tais provas matemáticas são apenas uma parte da história da ciência.

A parte importante, a parte que define a ciência, é se tais leis matemáticas são uma descrição precisa do universo que vemos ao nosso redor.

Para fazer isso devemos coletar dados, através de observações e experimentos de fenômenos naturais, e depois compará-los com as previsões e leis matemáticas. A palavra central para este esforço é “evidência”.

O detetive científico

O lado matemático é puro e limpo, enquanto as observações e experimentos são limitados por tecnologias e incertezas. A comparação entre os dois é envolta nos campos matemáticos da estatística e da inferência.

Muitas, mas não todas, dependem de uma abordagem particular a isto conhecida como raciocínio Bayesiano para incorporar evidência observacional e experimental no que sabemos e atualizar nossa crença em uma descrição particular do universo.

Aqui, acreditar significa o quão confiante você está em um determinado modelo sendo uma descrição precisa da natureza, baseada no que você sabe. Pense nisso um pouco como as probabilidades de aposta num determinado resultado.

A nossa descrição da gravidade parece ser bastante boa, por isso pode ser que a probabilidade de uma maçã cair de um ramo para o chão seja a favorita.

Mas tenho menos confiança que os electrões são pequenos laços de corda rotativa e giratória que é proposta pela teoria das super-cordas, e pode ser de mil a um tiro no escuro que irá fornecer descrições precisas de fenómenos futuros.

Então, a ciência é como um drama contínuo no tribunal, com um fluxo contínuo de provas sendo apresentadas ao júri. Mas não há um único suspeito e novos suspeitos regularmente. À luz da crescente evidência, o júri está constantemente a actualizar a sua visão sobre quem é responsável pelos dados.

Mas nenhum veredicto de culpa absoluta ou inocência é jamais devolvido, pois as provas são continuamente reunidas e mais suspeitos são desfilam em frente ao tribunal. Tudo o que o júri pode fazer é decidir que um suspeito é mais culpado do que outro.

O que a ciência provou?

No sentido matemático, apesar de todos os anos de pesquisa da forma como o universo funciona, a ciência não provou nada.

Cada modelo teórico é uma boa descrição do universo que nos rodeia, pelo menos dentro de alguma escala que seja útil.

Mas a exploração em novos territórios revela deficiências que diminuem nossa crença em se uma descrição em particular continua a representar com precisão nossas experiências, enquanto nossa crença em alternativas pode crescer.

Pois saberemos a verdade e manteremos nas nossas mãos as leis que verdadeiramente regem o funcionamento do cosmos?

Embora o nosso grau de crença em alguns modelos matemáticos possa ficar cada vez mais forte, sem uma quantidade infinita de testes, como podemos ter a certeza de que eles são a realidade?

Pensei que é melhor deixar a última palavra para um dos maiores físicos, Richard Feynman, sobre o que é ser cientista:

Eu tenho respostas aproximadas e possíveis crenças em diferentes graus de certeza sobre diferentes coisas, mas não tenho a certeza absoluta de nada.

Este artigo faz parte de uma série sobre Compreender a Pesquisa.

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