29+ Evidências para a Macroevolução: "Prova" científica, evidência científica e o método científico

"... na ciência não há 'conhecimento', no sentido em que Platão e Aristóteles entendiam a palavra, no sentido que implica finalidade; na ciência, nunca temos razão suficiente para acreditar que atingimos a verdade. ... Esta visão significa, ademais, que não temos provas na ciência (exceto, é claro, a matemática pura e a lógica). Nas ciências empíricas, que são as únicas que podem nos fornecer informações sobre o mundo em que vivemos, as provas não ocorrem, se por 'prova' entendemos um argumento que estabelece uma vez por todas a verdade de uma teoria." Sir Karl Popper, O Problema da Indução, 1953

"Se você achava que a ciência era certa — bem, isso é apenas um erro de sua parte." Richard Feynman (1918-1988).

"Uma crença religiosa difere de uma teoria científica ao afirmar que encarna uma verdade eterna e absolutamente certa, enquanto a ciência é sempre provisória, esperando que modificações em suas teorias atuais sejam eventualmente encontradas necessárias, e ciente de que seu método é logicamente incapaz de chegar a uma demonstração completa e final." Bertrand Russell, Fundamentos de Conflito, Religião e Ciência, 1953.

"O objetivo da ciência é estabelecer regras gerais que determinam a conexão recíproca de objetos e eventos no tempo e no espaço. Para essas regras, ou leis da natureza, é exigida validade absolutamente geral — não provada." Albert Einstein, em Ciência, Filosofia e Religião, Um Seminário, 1941.

O que se entende por evidência científica e prova científica? Na verdade, a ciência nunca pode estabelecer a "verdade" ou o "fato" no sentido de que uma afirmação científica possa ser feita que seja formalmente além de qualquer dúvida. Todas as afirmações e conceitos científicos estão abertos a reavaliação à medida que novos dados são adquiridos e novas tecnologias emergem. A prova, então, é apenas o domínio da lógica e da matemática (e do uísque). Dito isso, frequentemente ouvimos a palavra "prova" mencionada em um contexto científico, e há um sentido em que ela denota "fortemente apoiada por meios científicos". Mesmo que se ouça a palavra "prova" usada dessa forma, é um manuseio descuidado e impreciso do termo. Consequentemente, exceto em referência à matemática, esta é a última vez que você lerá os termos "prova" ou "provar" neste artigo.

O Sentido Comum Não é Ciência

Embora a ciência formalmente não possa estabelecer a verdade absoluta, ela pode fornecer evidências esmagadoras a favor de certas ideias. Geralmente, essas ideias são bastante não óbvias e frequentemente entram em conflito com o senso comum. O senso comum nos diz que a Terra é plana, que o Sol realmente nasce e se põe, que a superfície da Terra não gira a mais de 1000 milhas por hora, que bolas de boliche caem mais rápido que bolinhas de gude, que partículas não curvam-se em torno de cantos como ondas em torno de um cais flutuante, que os continentes não se movem e que objetos mais pesados que o ar não podem ter voo sustentado a menos que possam bater as asas. No entanto, a ciência tem sido usada para demonstrar que todas essas ideias de senso comum estão erradas.

A Ciência Fornece Evidências para o Inobservável via Inferência

A função primária da ciência é demonstrar a existência de fenômenos que não podem ser observados diretamente. A ciência não é necessária para nos mostrar coisas que podemos ver com nossos próprios olhos. A observação direta não só é desnecessária na ciência; na verdade, a observação direta é, de fato, geralmente impossível para as coisas que realmente importam. De fato, as descobertas mais importantes da ciência foram apenas inferidas por meio de observação indireta. Exemplos familiares de descobertas científicas inobserváveis são átomos, elétrons, vírus, bactérias, germes, ondas de rádio, raios X, luz ultravioleta, energia, entropia, entalpia, fusão solar, genes, enzimas proteicas e a dupla hélice do DNA. A Terra redonda não foi observada diretamente pelos humanos até 1961, embora esse conceito contra-intuitivo tenha sido considerado um fato científico por mais de 2000 anos. A hipótese copernicana de que a Terra orbita o Sol tem sido reconhecida praticamente desde a época de Galileu, mesmo que ninguém tenha observado o processo até hoje. Todos esses fenômenos "invisíveis" foram elucidados usando o método científico de inferência. Quando o termo "evidência" é usado neste artigo, é usado estritamente em relação a este método científico.

O Método Científico: Mais do que Mera Experimentação

Qual é exatamente o método científico? Esta é uma questão complexa e controversa, e o campo de investigação conhecido como "filosofia da ciência" está comprometido em elucidar a natureza do método científico. Provavelmente, o filósofo da ciência mais influente do século XX foi Sir Karl Popper. Outros notáveis incluem Thomas Kuhn, Imre Lakatos, Paul Feyerabend, Paul Kitcher, A. F. Chalmers, Wesley Salmon e Bas C. van Fraassen. Este não é o lugar para aprofundar uma explicação das várias filosofias representadas por estes estudiosos. Para mais informações, recomendo que consulte suas obras e a discussão apresentada por John Wilkins em seu FAQ sobre Evolução e Filosofia. Pessoalmente, adoto uma visão bayesiana do método científico em princípio (Jaynes 2003; Salmon 1990), e uma postura likelihoodista sobre a evidência na prática (Burnham e Anderson 2002; Edwards 1972; Royall 1997), e estas visões transparecerão na forma como apresento a evidência para a descendência comum.

Agora, para responder à pergunta "Qual é o método científico?" - muito simplesmente (e um pouco ingenuamente), o método científico é um programa de pesquisa que compreende quatro etapas principais. Na prática, essas etapas seguem mais uma ordem lógica do que uma cronológica:

1. Faça observações.
2. Formule uma hipótese testável e unificadora para explicar essas observações.
3. Deduza previsões a partir da hipótese.
4. Procure confirmações das previsões;
   se as previsões forem contraditas por observação empírica, retorne ao passo (2).

Como os cientistas estão constantemente fazendo novas observações e testando através dessas observações, os quatro "passos" são na verdade praticados simultaneamente. Novas observações, mesmo que não tenham sido previstas, devem ser explicáveis retrospectivamente pela hipótese. Novas informações, especialmente detalhes de algum processo anteriormente não compreendido, podem impor novos limites à hipótese original. Portanto, novas informações, em combinação com uma hipótese antiga, frequentemente levam a previsões novas que podem ser testadas ainda mais.

O exame do método científico revela que a ciência envolve muito mais do que o empirismo ingênuo. Pesquisas que envolvem apenas observação simples, repetição e medição não são suficientes para serem consideradas ciência. Essas três técnicas são apenas parte do processo de fazer observações (#1 nas etapas descritas acima). Astrologos, wiccanos, alquimistas e xamãs observam, repetem e medem — mas não praticam ciência. Claramente, o que distingue a ciência é a maneira como as observações são interpretadas, testadas e utilizadas.

A Hipótese Testável

A característica definidora da ciência é o conceito de hipótese testável. Uma hipótese testável deve fazer previsões que possam ser validadas por observadores independentes. Com "testável", queremos dizer que as previsões devem incluir exemplos do que é provável ser observado se a hipótese for verdadeira e do que é improvável ser observado se a hipótese for verdadeira. Uma hipótese que pode explicar todos os dados possíveis igualmente bem não é testável, nem é científica. Uma boa hipótese científica deve excluir algumas possibilidades concebíveis, pelo menos em princípio. Além disso, uma explicação científica deve fazer previsões arriscadas — as previsões devem ser necessárias se a teoria estiver correta, e poucas outras teorias devem fazer as mesmas previsões necessárias. Esses requisitos científicos são a essência da falsificabilidade e da confirmação popperianas.

Por exemplo, a hipótese solipsista de que o universo inteiro é na verdade uma ficção elaborada da sua imaginação não é uma hipótese científica. O solipsismo não faz previsões específicas ou arriscadas; ele simplesmente prevê que as coisas serão "como são". Nenhuma observação possível poderia conflitar com o solipsismo, já que todas as observações sempre podem ser explicadas como simplesmente outra criação detalhada da sua imaginação. Muitos outros exemplos extremos podem ser pensados, como a hipótese de que o universo surgiu repentinamente in toto há cinco minutos, com até mesmo nossas memórias de eventos "anteriores" intactas. Em geral, as conjecturas criacionistas e de "design inteligente" falham cientificamente pelos mesmos motivos. Ambas podem facilmente explicar todas as observações biológicas possíveis, e nenhuma delas faz previsões arriscadas e específicas.

Em contraste, a teoria científica de Newton sobre a gravitação universal faz previsões específicas sobre o que deveria ser observado. A teoria de Newton prevê que a força entre duas massas deve ser inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas (também conhecida como "lei do inverso do quadrado"). Em princípio, poderíamos tomar medições que indicassem que a força é, na verdade, inversamente proporcional ao cubo da distância. Tal observação seria inconsistente com as previsões da teoria universal da gravitação de Newton e, portanto, esta teoria é testável. Muitos anti-evolucionistas, como os criacionistas "científicos", são especialmente adeptos de Karl Popper e seu critério de falsificabilidade. Estes céticos são bem conhecidos por alegarem que a teoria evolutiva é não-científica porque não pode ser falsificada. Neste artigo, essas acusações são enfrentadas de frente. Cada uma das evidências apresentadas para a descendência comum contém uma seção fornecendo exemplos de falsificações potenciais, ou seja, exemplos de observações que seriam altamente improváveis se a teoria estiver correta.

Graus de Testabilidade: Hipóteses, Teorias, Fatos

"Testabilidade" não é um conceito de ou não; algumas hipóteses são mais testáveis do que outras. Contrariamente a algumas alegações anti-evolucionistas, nem todas as hipóteses são interpretações científicas igualmente válidas das evidências. Algumas hipóteses são mais bem-sucedidas em termos do método científico. Com base no método científico, hipóteses válidas e úteis explicam os fatos observados de forma simples, predizem muitos fenômenos anteriormente não observados e resistem a muitas falsificações potenciais. De uma perspectiva bayesiana (e de acordo com a medida de corroboração de Popper), a melhor hipótese disponível explica o maior número de fatos com o menor número de pressupostos, faz as previsões mais confirmadas e é mais aberta ao teste.

Na prática científica, uma hipótese superior e bem fundamentada será considerada uma teoria. Uma teoria que resistiu ao teste do tempo e à coleta de novos dados está tão próxima de um fato científico quanto podemos chegar. Um exemplo é a noção anteriormente mencionada de um sistema solar heliocêntrico. Em um momento, era apenas uma hipótese. Embora ainda seja formalmente apenas uma teoria bem fundamentada, validada por muitas linhas independentes de evidência, é agora amplamente considerada um "fato" científico. Ninguém jamais observou diretamente um elétron, fusão estelar, ondas de rádio, entropia ou a Terra orbitando o Sol, no entanto, todos esses são fatos científicos. Como disse Stephen J. Gould, um fato científico não é "certeza absoluta", mas simplesmente uma teoria que foi "confirmada a tal ponto que seria perverso reter o consentimento provisório".

Testar Envolve uma Totalidade de Evidências e Estatísticas

"Até onde as leis da matemática se referem à realidade, elas não são certas; e até onde são certas, elas não se referem à realidade." Albert Einstein, ao discursar na Academia Prussiana de Ciências, Berlim, 27 de janeiro de 1921

A validade de uma hipótese não se sustenta ou cai com base em apenas algumas confirmações ou contradições, mas na totalidade das evidências. Frequentemente, dados que inicialmente podem parecer inconsistentes com uma teoria, na verdade, levam a novas previsões importantes. A história da física newtoniana fornece um exemplo claro. O movimento anômalo de Urano foi inicialmente considerado inconsistente com a nova teoria de Newton. No entanto, ao alegar a existência de um planeta invisível, a anomalia foi explicada dentro do paradigma de Newton. Em geral, uma explicação para comportamento anômalo deve ser considerada ad hoc a menos que seja independentemente verificável. Postular um novo planeta invisível pode ser considerado uma manobra defensiva se não houvesse uma maneira independente de detectar se um novo planeta realmente existia. No entanto, quando a tecnologia avançou o suficiente para testar de forma confiável a nova previsão, o planeta invisível foi encontrado ser Netuno.

A lição a ser aprendida é que explicações alternativas para "anomalias" devem ser tratadas como qualquer outra hipótese: devem ser ponderadas, testadas e, em seguida, descartadas ou confirmadas. Mas uma hipótese não deve ser considerada invalidada até que testes minuciosos tenham produzido múltiplas linhas de evidência positiva indicando que a hipótese é realmente inconsistente com os dados empíricos.

Um ponto crucial relacionado é que as teorias científicas modernas são probabilísticas. Isso significa que todo teste de previsões científicas é realizado dentro de um quadro estatístico. A probabilidade e a estatística permeiam as teorias científicas modernas, incluindo termodinâmica (mecânica estatística), geologia, mecânica quântica, genética e medicina. Embora a matemática da probabilidade possa ser intimidante para alguns, um conhecimento funcional de estatística é absolutamente essencial para julgar o ajuste entre os dados observados e as previsões de qualquer teoria.

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