Metodo Scientifico - Costruzione modelli sistemi viventi

Uno studio scientifico prende inizio normalmente da alcune domande che riguardano fenomeni naturali. La ricerca di una risposta comincia con l'esame del lavoro svolto da altri ricercatori, che è disponibile sotto forma di pubblicazioni su riviste scientifiche. La crescita delle nostre conoscenze ci consente di progettare esperimenti, nei quali è parte fondamentale la raccolta delle osservazioni. L'osservazione è la descrizione dettagliata di ciò che vediamo, udiamo, gustiamo, tocchiamo oppure odoriamo.
Affinché un'osservazione scientifica abbia valore, questa deve essere sempre la stessa, indipendentemente da colui che osserva; per tale motivo gli esperimenti vengono eseguiti utilizzando protocolli ben definiti, in condizioni attentamente controllate, in modo che le osservazioni siano riproducibili, cioè che possano essere ripetute e confermate da altri. In effetti, una vera scienza si distingue da una pseudoscienza, come l'astrologia, perché la ripetizione dello stesso esperimento porta sempre ai medesimi risultati.

Le osservazioni effettuate durante un esperimento ci conducono spesso a delle conclusioni. Una conclusione è un'affermazione che si fonda su ciò che pensiamo riguardo a una serie di osservazioni. Per comprendere meglio la differenza tra osservazioni e conclusioni, consideriamo alcune affermazioni riguardanti la fermentazione del succo d'uva, il processo che conduce alla produzione del vino:

Prima della fermentazione, il succo d'uva è molto dolce e non contiene alcol.
Dopo la fermentazione, il succo d'uva non è più dolce e contiene una certa quantità di alcol.
Durante la fermentazione, lo zucchero viene trasformato in alcol.

Le prime due affermazioni sono osservazioni perché descrivono le proprietà del succo d'uva, che ha un certo sapore e un certo odore. La terza è invece una conclusione perché interpreta le osservazioni disponibili.
Le osservazioni compiute durante lo svolgimento di esperimenti ci forniscono i fatti empirici, così chiamati perché appresi dall'osservazione di sistemi fisici, chimici e biologici, che vengono raccolti come dati. Supponiamo, per esempio, di voler studiare il comportamento dei gas, come l'aria che respiriamo. Scopriremo subito che il volume di un gas dipende da diversi fattori, tra cui la sua massa, la sua temperatura e la sua pressione. Le osservazioni che raccoglieremo riguardo alle relazioni tra questi fattori costituiranno i nostri dati.

Uno degli obiettivi della scienza è quello di organizzare i dati in modo che questi siano correlati e abbiano validità generale. Per esempio, con i nostri esperimenti sui gas possiamo osservare che, se la temperatura viene mantenuta costante, la compressione di un certo gas all'interno di un volume pari a metà di quello iniziale determina un raddoppio della pressione del gas stesso. Se ripetiamo l'esperimento con altri tipi di gas, vediamo che l'osservazione ha valore generale e può essere applicata in modo uniforme a tutti i gas. Un'asserzione di validità generale, basata sui risultati di molti esperimenti, viene detta legge o legge scientifica. Le leggi sono spesso enunciate sotto forma di equazioni matematiche.