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Il metodo Scientifico, Comunità e Autorità.

Visione Stereotipata del metodo scientifico
Visione Stereotipata del metodo scientifico

"All'inizio tiriamo a indovinare. Non ridete, è così. Poi calcoliamo le conseguenze di tale ipotesi, per vedere quale sarebbe la conseguenza e cosa comporterebbe, se la legge fosse vera. Poi compariamo tali calcoli alla natura, o come diciamo noi, ad un esperimento o all'esperienza, compariamo direttamente alle osservabili sperimentali per vedere se funziona.
Se non è in accordo con l'esperimento è sbagliata. In questo semplice assunto è la chiave della scienza. Non importa quanto sia elegante la tua teoria, non importa quanto tu sia intelligente o quale sia il tuo nome. Se non e' conforme con gli esperimenti è sbagliata. E questo è tutto." - Richard Feynman (Youtube)

E' una descrizione molto vera e giusta del funzionamento della scienza, raccoglie in un breve discorso l'essenza del metodo scientifico e quindi l'essenza della scienza stessa. Ma la scienza, e la sua quotidianità, non è solo questo ed è diminutivo considerarla unicamente come una serie di univoche teorie e altrettanto univoci esperimenti. Le teorie non sono solo 1 o 0 e gli esperimenti non sono solo Vero-Falso! Il lavoro più grosso consiste nell'interpretazione della teoria, dell'esperimento, nella sua globalità, in ognuno di quei passaggi così semplici da delineare in realtà una dialettica complessa.


Nessuno, e intendo proprio nessuno, può oramai abbracciare tutte le competenze necessarie a interpretare completamente una nuova teoria o modello, oppure a eseguire indipendentemente un esperimento. Ci si basa su blocchi di conoscenza acquisita nel tempo, sia dalla persona ma soprattutto dalla comunità in generale che effettua un lavoro impossibile per il singolo individuo: vaglia le teorie nel loro impatto globale, analizzandone cause e conseguenze, e le sottopone alla graticola di esperimenti interpretando gli stessi.
Nel mio lavoro quotidiano devo dare per scontate molte conoscenze che non ho mai acquisito fino in fondo, confidando che la comunità di persone che ha prodotto tali conoscenze le abbia vagliate attentamente prima di darmele come assodate, cosi' come altri scienziati prendono i miei risultati e li utilizzeranno come assodati, una volta che la comunità li considera come tali.

Quindi, nonostante si cerchi di minimizzarne l’impatto con un’analisi scientifica più asettica possibile, gli aspetti comunitari ivi comprese il concetto di autorità hanno un ruolo di rilievo nel processo che porta dalla formulazione della teoria alla sua accettazione collettiva come “verificata”. La Peer Review, un procedimento in cui un manoscritto prima di essere pubblicato su una rivista scientifica deve venire validato da dei “pari”, ovvero scienziati esperti, è un passaggio di questo processo di validazione, ma è solo il primo. La Peer Review non ha il compito di validare ma di verificare l’adeguatezza del metodo e della sua esposizione. Il più difficile, delicato (e interessante) passaggio consiste nella recezione del risultato da parte del resto della comunità scientifica.

Facciamo un esempio: il mio primo articolo importante l’ho scritto reinterpretando una teoria molto generale e adattandola a descrivere alcune proprieta' del nucleo. Dopo 3 anni di sviluppo in cui ho scritto equazioni su carta e un grosso programma informatico per calcolare le conseguenze, aiutato dai miei supervisori (quindi figure autoritarie dai meriti scientifici riconosciuti dalla comunità) ho deciso di pubblicarla, con relativi risultati. Per fare cio' ho scritto un lungo articolo e inviato a una rivista scientifica, Physical Review C. Questa rivista ha preso il mio manoscritto, e l’ha smistato inviandolo a due altri scienziati (una piccola parte della comunita') di riconosciuta competenza (ed anche in questo caso la comunità convalidà l’autorità scientifica dei referees) che lo hanno letto accuratamente.
Il loro scopo non e' validare la mia teoria come “certificata”, per farlo avrebbero bisogno di investire un tempo paragonabile al mio: magari non 3 anni interi avendo il mio canovaccio teorico, ma di 1 sicuramente (la scrittura di un programma complicato con 6000 righe di codice)! Ovviamente non hanno tutto questo tempo (o interesse) da dedicarmi dato che, essendo miei “pari” hanno anche le loro ricerche da portare avanti.
Lo scopo dei referee e' piu' semplicemente verificare che non ci siano errori palesi, specialmente sotto forma di inconsistenze (se in questo caso e' cosi' perche' nell’altro caso e' cosa'?) e che il mio lavoro rispetti la conoscenza pregressa assodata dalla comunita' (comunita' di nuovo), e nelle cose in cui sfida lo status quo (cosa quasi necessaria, altrimenti non varrebbe la pena pubblicarla) che la base su cui lo fa sia solida e ben motivata. Inoltre, uno scopo implicito che spetterebbe all’editore ma di cui sovente si fanno carico i referee, valutano se la pubblicazione sottomessa è adeguata al livello, prestigio e audience della rivista in cui si vuole pubblicare.

A quel punto dopo la pubblicazione la teoria e' di pubblico dominio (in realta' anche prima, presso molte comunità è uso pubblicare il manoscritto prima del referaggio su archivi gratuiti e pubblici, come ArXiv) e ha gia' passato un primo vaglio della comunità: delle persone che la comunita' reputa fidate e valevoli (autorità concessa dalla comunità) hanno determinato che il suddetto pezzo di scienza è, se non corretto, quantomeno non sbagliato e valevole di una lettura nel caso in cui si sia interessati all’argomento. Il prestigio e il collocamento della rivista non sta tanto ad indicare quanto la teoria e' certificata (perché non lo è mai veramente) ma quanto ampio e' il suo impatto e quindi per quante e quali persone vale la pena leggere quello scritto. La rivista e' una vetrina, non un ente certificante. La certificazione è indiretta conseguenza dell’alta qualita' della vetrina, ma non è mai garantita.

Ad esempio Nature e Science sono due riviste estremamente prestigiose, ed incorporano scoperte scientifiche di impatto elevato e applicazione molto generale: scoperte che meritano di essere viste da scienziati di ogni campo. Per questo motivo il carattere di tali pubblicazioni non e' molto specifico ma bensì alla portata di scienziati anche di altre discipline. Fra le riviste dell’American Physical Society, Physical Review Letters è una rivista che incorpora articoli molto brevi (appunto “lettere”) di carattere specifico ma dall’impatto così elevato che meritano visibilita' presso tutti i Fisici. Physical Review C e' invece una rivista rivolta ai fisici nucleari nello specifico. Essendo all’interno di questa “comunità” sarà possibile dare per note diverse informazioni e esporre ad essa teorie ed esperimenti confidando che vengano ripresi ed elaborati.
E cosi' via fino ai Conference Proceedings che sono rivolti ai partecipanti ad una conferenza, spesso su un argomento molto circoscritto, ad esempio “La superfluidita' nei sistemi nucleari” che contengono informazioni estremamente aggiornate ma estremamente specialistiche e quindi di impatto relativo agli specialisti del settore. Insomma esistono diverse categorie di pubblicazioni adatte ad ogni tipo di comunicazione suddivise per tipologia, argomento, profondita' e trasversalita' dell’impatto.

A questo punto, dopo che lo scienziato ha pubblicato, esponendo tramite la vetrina opportuna e dopo aver superato il primo vaglio dei peer reviewer inizia l’altra parte del processo scientifico e vero cuore pulsante del progresso: la valutazione della comunita' scientifica. Infatti il vero ultimo giudice che valuterà teorie, modelli, esperimenti, sarà la comunità stessa che ne recepirà e assimilirà o rigetterà il contenuto. Allo scienziato spetterà il convincere i suoi colleghi della validità del suo lavoro, ottenere fondi per continuarlo e visibilità che garantisca che il lavoro venga esteso oltre ciò che è comunemente fattibile dalle possibilità di competenze e tempo di una persona sola.

Spesso nuove teorie richiedono sforzi corali e formazioni di intere sotto-comunità di scienziati, per cercare di produrre risultati che siano possibili essere confrontati con l’esperimento: basti pensare alla teoria delle stringhe, apprezzata da centinaia di Fisici ed espansa nel corso dei decenni non ha ancora raggiunto la maturità necessaria a produrre un calcolo che renda possibile la sua univoca verifica sperimentale. E non è certo l’unica, basti pensare alla supersimmetria. Ugualmente per cercare di investigare straordinarie considerazioni teoriche vengono messi in moto eccezionali sforzi sperimentali, come LHC dove migliaia di scienziati lavorano alla grande macchina per elaborare e interpretare i dati che possano dare input a teorie come la supersimmetria.

Diversi scienziati riprendono, rivedono, correggono le parti che ritengono più interessanti del lavoro altrui, e quindi in questo modo una teoria viene formata dalla comunità per esteso, seguendo un processo iterativo e dialettico fra entità sociali. Un nuovo contributo scientifico deve essere ripreso diverse volte prima di approdare a delle predizioni confrontabili con l’esperimento, verosimilmente da diverse persone, e in ogni momento di questo processo di ripresa possono essere messi in discussione e rivisti assunti precedenti, ritornando sui propri passi per “aggiustare il tiro” senza per forza rigettare la teoria in toto. Nel caso in cui non venga ripresa, in cui non stuzzichi i colleghi a darne fiducia, non si procede ai passi successivi e a innescare il processo virtuoso che termina

Una rappresentazione più realistica del funzionamento del metodo scientifico.

Una rappresentazione più realistica del funzionamento del metodo scientifico.

Quindi il processo citato che Faynman delineava così brillantemente oggigiorno prevalentemente avviene fra i meandri della comunità. E', magari partendo dall’intuizione o suggerimento di un singolo, una intera comunità che si occupa di generare una teoria consistente, che poi viene presa in custodia da un altro gruppo di scienziati che si occuperà di computare le caratteristiche, eventualmente fornendo nuovi input ai primi e reiterando il processo prima di essere pronti a confrontare con risultati sperimentali esistenti o a proporre nuovi esperimenti, che dovranno essere poi approvati e finanziati da altri scienziati ancora, il tutto in una dinamica sociale. Alla fine di un intero processo, sarà una comunità intera, iniziando mano a mano a dare per certi teorie e risultati, a confermare quella teoria come accertata, e altre comunità potranno attingere da questa conoscenza. La scienza insomma procede non sequenzialmente seguendo una procedura fissata ma utilizza una dialettica in cui le teorie e risultati più convincenti (per la comunità stessa) emergono socialmente.

Vale la pena portare un altro esempio, che a volte leggo essere citato come individuo “esterno” alla scienza, un outsider che è arrivato a mescolare le carte: Einstein. Egli non era affatto un individuo che si muoveva fuori dal processo scientifico, al contrario era uno scienziato estremamente radicato nella contemporaneità scientifica del suo periodo. Lo straordinario merito che aveva nel suo annus mirabilis (1905, quando aveva 26 anni) è stato appunto riuscire a sintetizzare il processo scientifico sopra descritto, ancora pieno di lavori in corso e iterazioni, in una unica e consistente teoria come quella della relatività speciale (da cui ha attinto a piene mani dai lavori di Lorentz e Poincaré) o del moto browniano, impresa unica per un uomo così giovane. Le sue teorie sono state confermate ed abbracciate rapidamente dalla comunità scientifica, proprio perché erano profondamente radicate nella dialettica scientifica dell’epoca, e così è diventato molto rapidamente uno scienziato importante e famoso.

In caso contrario, diversi scienziati con intuizioni geniali che rimasero sepolte per decenni perché troppo in anticipo sui tempi e slegate dalla comuntà. L’esempio che mi viene in mente è Luis Bachelier, allievo del brillante matematico Henri Poincaré (da cui Einstein ha tratto diverse basi per la teoria della relatività speciale), che ha delineato una teoria abbastanza completa dei fenomeni statistici, ivi compreso il moto Browniano che a sua volta stata una di quelle brillanti scoperte del giovane Einstein, con 5 anni di anticipo su Einstein e la comunita' in generale. Tuttavia Bachelier si muoveva nella comunità dei matematici, dove i suoi risultati venivano considerati non sufficientemente rigorosi e quindi non vennero ripresi da altri, né da lui che si dedicò ad altro. Le sue teorie sono state riscoperte 60 anni dopo per caso, e nel contesto dei mercati azionari.
La comunità continua a dare la paternità della trattazione statistica del moto Browniano ad Einstein, in quanto Bachelier pur essendo “arrivato prima” non ha avuto costanza e fermezza di diffondere la sua notizia al di fuori della sua tesi di dottorato nelle comunità adatte, al contrario di Einstein.

In definitiva la scienza è un processo non solo un metodo. Questo processo non è una banale applicazione e susseguirsi di formuline ed esperimenti, ma passa anche attraverso una dialettica sociale, in cui l’autorità al cospetto della comunità non può essere completamente trascurata.

 

PS: se non vi siete scocciati e volete vedere cosa un giovane e irrequieto me stesso ne pensava 4 anni fa: http://www.phme.it/2009/10/ph-ake/

Comments

Comment by Fabio on 2014-09-08 15:35:34 +0000

Sono venuto qui dall’altro blog… 😉 per curiosita'.
Personalmente accorpo “osservazione e sperimentaazione” quale unica attivita' veramente scientifica, aggiungendoci la indispensabile REPLICABILITA'.
Le altre parti, teoria e predizione, per quanto utili le metto in carico alla LOGICA, non alla SCIENZA.
Questa sua divisione, a mio modo di vedere, puo' causare la nascita' di aberrazioni come “teoria scientifica”, la quale e' scientifica se e solo se offre dati riproducibili.
Altrimenti se e' come dice lei, non ci sarebbe serendipita' (no predizione).
Altrimenti non sarebbe stato possibile usare i dati di Tycho da parte di Kepler.
Ci pensi un attimo: alla scienza basta ed avanza la replicabilita' oggettiva delle ossertvazioni. Il resto serve a fare una BUONA, teoria, certo, ma non ha le qualita' della scienza. Che DEVE essere riproducibile.
EH lo so… io voglio buttare giu' i preti dallo Ziqqurat…
O forse sono loro che hanno bisogno di ammantare i loro voli logici alla parola “scienza” eh? 😉
Spero di non essere stato maleducato, ho scritto di getto.

Comment by Andrea on 2014-09-08 16:02:45 +0000

Non sono sicuro di capire quale sia il punto del tuo commento. L’idea che vuole trasmettere l’articolo e' che, nella pratica scientifica, e' difficile avere una suddivisione chiara fra Idea Seminale -> Teoria -> Esperimento -> Verifica. Perche' ogni passo e' reiterato piu' volte, da piu' individui, ed e' un processo comunitario. E' la differenza fra la scienza di cortile e la cosiddetta “Big Science” che e' comparsa dal ‘900 in poi. In realta’ un’affermazione scientifica completa non e' piu' fatta da uno o un manipolo molto ristretto di individui, ma centinaia se non migliaia.

Ad esempio ammettiamo che io inserisca un nuovo piccolo parametro nel mio modello di struttura nucleare, e chiedessi la validazione della mia teoria tramite predizione di una variabile sperimentale a piacere da verificare. A quel punto, per eseguire l’esperimento, dovrei convincere un gruppo sperimentale, che a sua volta dovrebbe innanzitutto (magari col mio aiuto) convincere un board scientifico di finanziare un esperimento milionario, magari da effettuarsi a qualche anno (o decennio) di distanza (per cui non posso starmene con le mani in mano ad aspettare il risultato), che coinvolgerebbe dozzine di persone e anni uomo di lavoro per essere approntato e ancora anni uomo di lavoro per essere analizzato e da cui uscirebbero mano a mano svariate pubblicazioni ognuna delle quali dovrebbe seguire un iter comunitario…etc…

E questo sarebbe solo una piccolissima parte di una vera teoria scientifica, che e' un’impresa molto piu' vasta.

Quindi nella pratica la distinzione galileiana del metodo scientifico cosi' come vista schematicamente, non e' attuabile oggigiorno, dato che gli sforzi sono troppo immani per poter essere riassunti in soli quattro passaggi, ed esistono vari rimpalli fra teoria ed esperimento, fra esperimento ed analisi, e spesso la replicabilita' e' quasi impossibile (un eventuale rivelazione di un decadimento di protone in SuperKamiokande e' un biglietto della lotteria, capita una volta e chissa’quando poi) o a estremo lungo termine (come gli esperimenti della goccia di pece).

Inoltre beh, ci sono molti motivi per cui la Fisica Teorica non e' appannaggio della logica, ma non mi pare il caso di discuterli in questo gia' denso post.

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