Article

Què és una teoria científica?

top-leaderboard-limit '>

En converses informals, la gent sol utilitzar la paraulateoriavol dir 'coratge' o 'endevinar': si veieu el mateix home que circula cada matí a l'autobús cap al nord, podeu teoritzar que té una feina a l'extrem nord de la ciutat; si us oblideu de posar el pa a la safata de pa i descobriu que se n’han tret trossos el matí següent, podeu teoritzar que teniu ratolins a la cuina.

En ciència, una teoria és una afirmació més forta. Normalment, es tracta d’una afirmació sobre la relació entre diversos fets; una manera de proporcionar una explicació concisa del que s'ha observat. El American Museum of Natural History ho diu així: 'Una teoria és una explicació ben fonamentada d'un aspecte del món natural que pot incorporar lleis, hipòtesis i fets'.

Per exemple, la teoria de la gravetat de Newton –també coneguda com la seva llei de la gravitació universal– diu que cada objecte, en qualsevol lloc de l’univers, respon de la mateixa manera a la força de la gravetat. Les dades observacionals del moviment de la Lluna al voltant de la Terra, el moviment de les llunes de Júpiter al voltant de Júpiter i la caiguda descendent d'un martell caigut són coherents amb la teoria de Newton. Així doncs, la teoria de Newton proporciona una forma concisa de resumir el que sabem sobre el moviment d'aquests objectes, de fet, decapobjecte que respon a la força de la gravetat.

Una teoria científica 'organitza l'experiència', explica a Trini Radio James Robert Brown, filòsof de la ciència de la Universitat de Toronto. 'Ho posa en algun tipus de forma sistemàtica'.

EXPLICA UNA TEORIA D'ÈXIT

La capacitat d'una teoria per explicar els fets ja coneguts sent una base sòlida per a la seva acceptació. Vegem de prop la teoria de la gravetat de Newton com a exemple.

A finals del segle XVII es sabia que els planetes es movien en òrbites el·líptiques al voltant del Sol, però ningú no tenia una idea clara dePer quèles òrbites havien de tenir forma d’el·lipses. De la mateixa manera, el moviment d'objectes que caien s'havia entès bé des de l'obra de Galileu mig segle abans; el científic italià havia elaborat una fórmula matemàtica que descriu com la velocitat d’un objecte que cau augmenta amb el pas del temps. El gran avenç de Newton va ser lligar tot això. Segons la llegenda, el seu moment de visió va arribar mentre contemplava una poma que caia al seu Lincolnshire natal.

En la teoria de Newton, cada objecte és atret per qualsevol altre objecte amb una força proporcional a les masses dels objectes, però inversament proporcional al quadrat de la distància entre ells. Això es coneix com una llei del 'quadrat invers'. Per exemple, si es duplicés la distància entre el Sol i la Terra, l’atracció gravitatòria entre la Terra i el Sol es reduiria a la quarta part de la seva força actual. Newton, utilitzant les seves teories i una mica de càlcul, va ser capaç de demostrar que la força gravitatòria entre el Sol i els planetes mentre es mouen a través de l’espai significava que les òrbites havien de ser el·líptiques.



La teoria de Newton és poderosa perquè explica molt: la poma que cau, el moviment de la Lluna al voltant de la Terra i el moviment de tots els planetes —i fins i tot els cometes— al voltant del Sol.Totsara tenia sentit.

fets i història del parc nacional de Yosemite

UNS PREDICTS DE TEORIA AMB ÈXIT

Una teoria obté encara més suport si prediu nous fenòmens observables. L'astrònom anglès Edmond Halley va utilitzar la teoria de la gravetat de Newton per calcular l'òrbita del cometa que ara porta el seu nom. Tenint en compte l’atracció gravitacional del Sol, Júpiter i Saturn, el 1705, va predir que el cometa, que s’havia vist per última vegada el 1682, tornaria el 1758. Efectivament, ho va fer, reapareixent el desembre d’aquest mateix any. (Malauradament, Halley no va viure-ho; va morir el 1742.) El retorn previst del cometa de Halley, diu Brown, va ser 'un triomf espectacular' de la teoria de Newton.

A principis del segle XX, la teoria de la gravetat de Newton seria substituïda per ella mateixa, com diuen els físics, per la d'Einstein, coneguda com a relativitat general. (On Newton va imaginar la gravetat com una força que actua entre objectes, Einstein va descriure la gravetat com el resultat d’una corba o deformació de l’espai en si.) La relativitat general va ser capaç d’explicar certs fenòmens que la teoria de Newton no podia explicar, com ara una anomalia en l’òrbita de Mercuri, que gira lentament —el terme tècnic per a això és «precessió» -, de manera que, mentre que cada bucle que el planeta fa al voltant del Sol és una el·lipse, al llarg dels anys Mercuri traça un camí en espiral similar al que potser heu fet de petit en un espirògraf.

com sortir de l’arena movent

Significativament, la teoria d’Einstein també feia prediccions que eren diferents de la de Newton. Una era la idea que la gravetat pot doblegar la llum de les estrelles, cosa que es va confirmar espectacularment durant un eclipsi de sol el 1919 (i que va fer d'Einstein una celebritat de la nit al dia). Gairebé 100 anys després, el 2016, el descobriment de les ones gravitacionals va confirmar una altra predicció. Al segle entre, s’han confirmat almenys vuit prediccions de la teoria d’Einstein.

UNA TEORIA PODEU EVOLUIR-SE, FUSIONAR-SE O SUBSTITUIR-SE

I, no obstant això, els físics creuen que la teoria d'Einstein un dia donarà pas a una nova teoria més completa. Sembla que ja entra en conflicte amb la mecànica quàntica, la teoria que proporciona la nostra millor descripció del món subatòmic. La forma en què les dues teories descriuen el món és molt diferent. La relativitat general descriu l'univers que conté partícules amb posicions i velocitats definides, que es mouen en resposta a camps gravitacionals que impregnen tot l'espai. En canvi, la mecànica quàntica només produeix la probabilitat que cada partícula es trobi en algun lloc concret en algun moment concret.

Com seria una 'teoria unificada de la física', que combina la mecànica quàntica i la teoria de la gravetat d'Einstein? Presumiblement, combinaria el poder explicatiu d’ambdues teories, cosa que permetria als científics donar sentit tant al molt gran com al molt petit de l’univers.

UNA TEORIA TAMBÉ POT SER UN FET

Passem un moment de la física a la biologia. Precisament pel seu gran poder explicatiu, els biòlegs mantenen la teoria de l’evolució de Darwin —que permet als científics donar sentit a les dades de la genètica, la fisiologia, la bioquímica, la paleontologia, la biogeografia i molts altres camps— amb una estima tan elevada. Com va dir el biòleg Theodosius Dobzhansky en un assaig influent el 1973, 'res en biologia té sentit excepte a la llum de l'evolució'.

Curiosament, la paraulaevolucióes pot utilitzar per referir-se tant a una teoriaiun fet, cosa que el mateix Darwin va adonar-se. 'Darwin, quan parlava d'evolució, va distingir entre elsfetde l'evolució i elteoriade l'evolució ', diu Brown. 'Elfetde l’evolució era que les espècies havien evolucionat [és a dir, va canviar amb el pas del temps], i en tenia tota mena d’evidències. Elteoriade l’evolució és un intent d’explicar aquest procés evolutiu. ' L'explicació que finalment va tenir Darwin va ser la idea de la selecció natural, aproximadament, la idea que la descendència d'un organisme variarà i que aquells descendents amb trets més favorables tindran més probabilitats de sobreviure, passant així aquests trets a la següent generació. .

TENIM CONFIANÇA EN LES TEORIES

Moltes teories són sòlides com a roca: els científics confien en les teories de la relativitat, la mecànica quàntica, l’evolució, la tectònica de plaques i la termodinàmica com ho fan en la afirmació que la Terra gira al voltant del Sol.

Altres teories, més properes a l'avantguarda de la investigació actual, són més provisionals, com la teoria de cordes (la idea que tot a l'univers està format per cordes vibrants minúscules o bucles d'energia pura) o les diverses teories multiverses (la idea que tot el nostre univers és només un de tants). La teoria de cordes i les teories multiverses continuen sent controvertides a causa de la manca d’evidències experimentals directes sobre elles, i alguns crítics afirmen que les teories multiverses ni tan sols són comprovables en principi. Argumenten que no es pot realitzar cap experiment concebible que reveli l'existència d'aquests altres universos.

De vegades es proposa més d’una teoria per explicar les observacions de fenòmens naturals; es podria dir que aquestes teories 'competeixen', i els científics jutgen quina proporciona la millor explicació per a les observacions.

'Així és com hauria de funcionar idealment', diu Brown. 'Vostè va presentar la seva teoria, jo vaig presentar la meva teoria; acumulem moltes proves. Finalment, una de les nostres teories podria demostrar ser òbviament millor que l’altra, durant algun període de temps. En aquest moment, la teoria perdedora s’acaba. I la teoria guanyadora probablement lluitarà en batalles en el futur.