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Como sabemos se um modelo científico é um absurdo útil ou especulativo?

• Grande parte da ciência depende de nossa capacidade de fazer modelos do mundo. Alguns são descritivos, quando os dados estão disponíveis. Outros são preditivos, quando poucos ou nenhum dado está disponível.
• Os modelos preditivos são como mapas de território desconhecido. Especulamos o melhor que podemos para inspirar aventureiros (experimentalistas e observadores) a sair e explorar.
• A ciência precisa de um equilíbrio saudável entre a construção de modelos e a coleta de dados para funcionar. Com muita modelagem e nenhum dado, entramos em especulações ociosas. Com muitos dados e nenhuma modelagem, nos sentimos perdidos, afogados em informações que não sabemos decodificar.

Durante o século XX, modelos do Universo proliferaram . Em que tipo de Universo vivemos? Está em expansão? É estático? Teve um começo, muito atrás no tempo? Ele existe desde sempre? Será que vai acabar?

Paralelamente a esse interesse pela natureza e destino do Universo, outros físicos tentavam desvendar os segredos do átomo, lutando para desenvolver o arcabouço teórico que tornar-se física quântica . Modelos proliferam nas ciências físicas quando você tem uma teoria poderosa e poucos dados para testá-la. Os físicos teóricos são um grupo criativo, muito bons em construir modelos da realidade. Às vezes eles acertam, embora na maioria das vezes não, mas para um cientista, poucas experiências são tão emocionantes como descobrir que um modelo teórico ou uma conjectura revela-se correta. A experiência é visceral, reveladora e transformadora. Evoca uma sensação profunda de ter vislumbrado, antes dos outros, um canto desconhecido da realidade, de ter levantado um véu que escondia a realidade de todos nós. Há algo de profético nisso, o cientista tornando-se o vidente de coisas invisíveis, o mensageiro de verdades desconhecidas.

Construindo um modelo científico

Existem essencialmente dois tipos de construção de modelos. A primeira é baseada nos dados disponíveis – deciframos modelos que dão sentido às coisas que conhecemos. Podemos chamá-los provisoriamente de modelos descritivos . O outro tipo, aquele que estou explorando hoje, é muito diferente. Esses são os modelos especulativos — aqueles que tentam prever o rumo do mundo quando os dados são muito escassos. Podemos chamar esses modelos modelos preditivos . Esse tipo de construção de modelo é um jogo de faz de conta. Ajustamos uma ou outra característica do modelo com a esperança fundamental de que, quando os dados estiverem finalmente disponíveis, nosso modelo corresponda àquela parte específica da realidade que podemos medir. A construção de modelos preditivos é extremamente importante em todos os campos da física e, de fato, em toda a prática científica. Especulamos sobre o mundo e, se tivermos sorte, descobriremos em nossa vida se nossas especulações combinam com o Universo.

Um construtor de modelos preditivos nas ciências é semelhante a um cartógrafo que mal conhece o terreno que está mapeando. Talvez ele conheça um pouco da topografia - talvez onde se encontra o oceano. Ele tem alguns detalhes vagos, mas não muito mais. O mapa modelo é apenas um esboço, baseado no conhecimento acumulado do cartógrafo sobre o mundo e em sua percepção míope da realidade. Resta-lhe extrapolar o possível. Mas o esboço provisório que surge inspirará aventureiros intrépidos a sair e explorar essas partes desconhecidas do mundo. Contra os perigos da jornada e a possibilidade de fracasso, existe a emoção da busca e a esperança da recompensa.

Teoria e experimento em ciência

Nas ciências, os aventureiros são os cientistas experimentais e observacionais. Eles também são os que constroem os instrumentos – os telescópios, microscópios, detectores, colisores de partículas e máquinas fMRI – e os que finalmente coletam os dados que nos dá a melhor visão do mundo que nossa tecnologia atual pode alcançar.

Existe uma aliança essencial e obrigatória entre os cartógrafos e os aventureiros. Os cartógrafos especulam sobre os caminhos da terra, e então os aventureiros vão e verificam as coisas, confirmando ou negando as especulações e as extrapolações. Eventualmente, a ciência chega aos melhores mapas possíveis da realidade. Estas se tornam nossas teorias - nossos sucessos modelos do que existe na natureza, tanto nos confins do espaço quanto no espaço interno de moléculas, átomos e partículas. Essa aliança entre cartógrafos e aventureiros, entre teóricos e experimentalistas, estende-se a todos os campos científicos e é a força vital da ciência. Parafraseando a famosa máxima de Einstein sobre ciência e religião, teoria sem experimento é cega, e experimento sem teoria é manco.

Um empreendimento científico saudável precisa de teóricos e experimentalistas bem treinados e totalmente engajados uns com os outros. Requer um equilíbrio dinâmico entre teoria e experimento. Muita teoria sem dados e as especulações correm soltas. Perdemo-nos num nevoeiro de modelos e idealizações que raramente têm muito a dizer sobre o mundo em que vivemos. Os mapas inventam todo o tipo de mundos e dizem-nos muito pouco sobre o mundo em que vivemos, deixando-nos perdidos na fantasia.

Com muitos dados e nenhuma teoria, porém, nos afogamos em confusão. Não sabemos como contar a história que devemos contar. Ouvimos todos os tipos de histórias sobre o que existe no deserto, mas não sabemos como traçar o melhor caminho para chegar ao nosso destino. Quanto melhor o equilíbrio entre o pensamento especulativo e a coleta de dados, mais saudável será a ciência resultante. Caso contrário, acabamos procurando por Eldorado com alguns mapas muito ruins — ou pior, com muitas informações sem sentido.

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