O que é uma teoria científica?
Em uma conversa informal, as pessoas costumam usar a palavra teoria, para significar “palpite” ou “adivinhar”: Se você vê o mesmo homem a cavalo sentido norte-ônibus todas as manhãs, você pode teorizar que ele tem um posto de trabalho na extremidade norte da cidade; se você se esqueça de colocar o pão na caixa de pão e descobrir pedaços devem ter sido tiradas dele, na manhã seguinte, você pode teorizar que você tem ratos na cozinha.
na ciência, uma teoria é uma afirmação mais forte. Normalmente, é uma afirmação sobre a relação entre vários factos.; uma forma de dar uma explicação concisa para o que foi observado. O Museu Americano de História Natural coloca desta maneira: “uma teoria é uma explicação bem fundamentada de um aspecto do mundo natural que pode incorporar leis, hipóteses e fatos.”
Por exemplo, a teoria da gravidade de Newton—também conhecida como sua lei da gravitação universal—diz que cada objeto, em qualquer lugar do universo, responde à força da gravidade da mesma forma. Os dados observacionais do movimento da Lua em torno da terra, o movimento das luas de Júpiter em torno de Júpiter, e a queda para baixo de um martelo são todos consistentes com a teoria de Newton. Assim, a teoria de Newton fornece uma forma concisa de resumir o que sabemos sobre o movimento desses objetos—de fato, de qualquer objeto que responda à força da gravidade.
a scientific theory “organizes experience,” James Robert Brown, a philosopher of science at the University of Toronto, tells Mental Floss. “Coloca-o numa forma sistemática.”
A SUCCESSFUL THEORY EXPLAINS
A theory’s ability to account for already known facts lays a solid foundation for its acceptance. Vejamos mais de perto a teoria da gravidade de Newton como exemplo.
no final do século XVII, os planetas eram conhecidos por se moverem em órbitas elípticas ao redor do sol, mas ninguém tinha uma ideia clara de por que as órbitas tinham de ter a forma de elipses. Da mesma forma, o movimento de objetos em queda tinha sido bem compreendido desde o trabalho de Galileu meio século antes; o cientista italiano tinha elaborado uma fórmula matemática que descreve como a velocidade de um objeto em queda aumenta ao longo do tempo. A grande descoberta de Newton foi unir tudo isto. De acordo com a lenda, seu momento de visão veio quando ele olhou para uma maçã caindo em seu nativo Lincolnshire.na teoria de Newton, cada objeto é atraído por todos os outros objetos com uma força proporcional às massas dos objetos, mas inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles. Esta é conhecida como uma lei de “quadrado inverso”. Por exemplo, se a distância entre o sol e a Terra fosse duplicada, a atração gravitacional entre a terra e o sol seria cortada para um quarto de sua força atual. Newton, usando suas teorias e um pouco de cálculo, foi capaz de mostrar que a força gravitacional entre o sol e os planetas à medida que eles se movem através do espaço significava que as órbitas tinham que ser elípticas.a teoria de Newton é poderosa porque explica tanto: a maçã caindo, o movimento da Lua em torno da terra, e o movimento de todos os planetas—e até mesmo cometas—em torno do sol. Agora tudo fazia sentido.
a SUCCESSFUL THEORY PREDICTS
a theory gains even more support if it predicts new, observable phenomena. O astrônomo Inglês Edmond Halley usou a teoria da gravidade de Newton para calcular a órbita do cometa que agora leva seu nome. Levando em conta a atração gravitacional do sol, Júpiter e Saturno, em 1705, ele previu que o cometa, que havia sido visto pela última vez em 1682, retornaria em 1758. Claro que sim, reapareceu em dezembro desse ano. (Infelizmente, Halley não viveu para vê-lo; ele morreu em 1742. O retorno previsto do cometa Halley, diz Brown, foi “um triunfo espetacular” da teoria de Newton.
In the early 20th century, Newton’s theory of gravity would itself be supersed—as physicists put it—by Einstein’s, known as general relativity. (Onde Newton imaginou a gravidade como uma força agindo entre objetos, Einstein descreveu a gravidade como o resultado de uma curva ou deformação do próprio espaço.) A relatividade geral foi capaz de explicar certos fenômenos que a teoria de Newton não podia explicar, como uma anomalia na órbita de Mercúrio, que gira lentamente—o termo técnico para isso é “precessão”—de modo que, enquanto cada ciclo o planeta leva em torno do Sol é uma elipse, ao longo dos anos de Mercúrio traça um caminho em espiral semelhante a um que você pode ter feito como uma criança em um Spirograph.significativamente, a teoria de Einstein também fez previsões que diferiam das De Newton. Uma era a idéia de que a gravidade pode dobrar a luz das estrelas, que foi espectacularmente confirmado durante um eclipse solar em 1919 (e fez de Einstein uma celebridade da noite para o dia). Quase 100 anos depois, em 2016, a descoberta de ondas gravitacionais confirmou mais uma previsão. No século seguinte, pelo menos oito previsões da teoria de Einstein foram confirmadas.
uma teoria pode evoluir, fundir, ou ser substituída
e ainda assim os físicos acreditam que a teoria de Einstein um dia dará lugar a uma nova teoria mais completa. Já parece estar em conflito com a mecânica quântica, a teoria que fornece a nossa melhor descrição do mundo subatómico. A forma como as duas teorias descrevem o mundo é muito diferente. A relatividade geral descreve o universo como contendo partículas com posições e velocidades definidas, movendo-se em resposta a campos gravitacionais que permeiam todo o espaço. A mecânica quântica, em contraste, produz apenas a probabilidade de cada partícula ser encontrada em algum local particular em algum momento particular.como seria uma”teoria unificada da física” —que combina a mecânica quântica com a teoria da gravidade de Einstein? Presumivelmente, combinaria o poder explicativo de ambas as teorias, permitindo que os cientistas fizessem sentido tanto do muito grande como do muito pequeno no universo.
uma teoria também pode ser um fato
vamos mudar da física para a biologia por um momento. É precisamente devido ao seu vasto poder explicativo que os biólogos mantêm a teoria da evolução de Darwin—que permite que os cientistas façam sentido dos dados da genética, fisiologia, bioquímica, paleontologia, biogeografia e muitos outros campos—em tão alta estima. Como o biólogo Theodosius Dobzhansky colocou em um ensaio influente em 1973, ” nada na biologia faz sentido exceto à luz da evolução.curiosamente, a palavra evolução pode ser usada para se referir tanto a uma teoria quanto a um fato—algo que o próprio Darwin percebeu. “Darwin, quando ele estava falando sobre evolução, distinguiu entre o fato da evolução e a teoria da evolução”, diz Brown. “O fato da evolução era que as espécies tinham, de fato, evoluído —e ele tinha todos os tipos de evidências para isso. A teoria da evolução é uma tentativa de explicar este processo evolutivo.”A explicação que Darwin eventualmente surgiu foi a ideia de seleção natural—aproximadamente, a ideia de que a descendência de um organismo vai variar, e que aqueles descendentes com características mais favoráveis serão mais propensos a sobreviver, passando esses traços para a próxima geração.
TEMOS CONFIANÇA EM TEORIAS
Muitas teorias são rock-solid: os Cientistas têm tanta confiança nas teorias da relatividade, a mecânica quântica, a evolução, as placas tectônicas, e da termodinâmica, como eles fazem na demonstração de que a Terra gira em torno do Sol.outras teorias, mais próximas da vanguarda da pesquisa atual, são mais hesitantes, como a teoria das cordas (a ideia de que tudo no universo é feito de pequenas cordas vibrantes ou laços de energia pura) ou as várias teorias multiversas (a ideia de que todo o nosso universo é apenas uma de muitas). A teoria das cordas e as teorias multiversas permanecem controversas por causa da falta de evidências experimentais diretas para eles, e alguns críticos afirmam que as teorias multiversas não são sequer testáveis em princípio. Argumentam que não há nenhuma experiência concebível que alguém possa realizar que revele a existência destes outros universos.às vezes, mais de uma teoria é apresentada para explicar observações de fenômenos naturais; essas teorias podem ser ditas “competindo”, com os cientistas julgando qual fornece a melhor explicação para as observações.
“é assim que deve funcionar idealmente”, diz Brown. “Você apresentou a sua teoria, eu apresentei a minha teoria; acumulamos muitas provas. Eventualmente, uma das nossas teorias pode provar ser obviamente melhor do que a outra, durante algum período de tempo. Nessa altura, a teoria da perda desaparece. E a teoria vencedora provavelmente lutará batalhas no futuro.”