• Começa Com Um Estrondo

Seguir o consenso científico é a linha de pensamento 'menos errada'

Acima da matriz central do Atacama Large Millimeter/Submillimetre Array (ALMA), o pólo celeste sul pode ser identificado como o ponto em torno do qual todas as outras estrelas parecem girar. O comprimento das listras no céu pode ser usado para inferir a duração desta fotografia de longa exposição, pois um arco de 360 ​​graus corresponderia a 24 horas completas de rotação. Isso poderia, em princípio, ser devido à rotação dos céus ou à rotação da Terra. (ESO/B. TAFRESHI (TWANIGHT.ORG))

Todas as teorias científicas, em algum nível, estão erradas. É por isso que o consenso é tão vital.

Existem duas palavras importantes e comuns que, quando usadas cientificamente, têm um significado muito diferente de como as usamos na linguagem cotidiana: teoria e consenso. Essas duas palavras, em nosso uso comum, têm significados que implicam um alto grau de incerteza. Uma teoria é apenas um pensamento que qualquer um pode apresentar: uma ideia, um palpite maluco ou mesmo uma especulação sem fundamento, todos contam como teorias da maneira como falamos sobre elas em nossas vidas diárias, onde ideias como gravitação e que a Terra é plana são agrupadas com a mesma palavra: teoria.

Embora a maioria de nós reconheça a diferença entre o uso científico e não científico da palavra teoria, essa linha é ainda mais obscura quando se trata da noção de consenso. Consenso, quando o usamos comumente, simplesmente significa que a maioria das pessoas acredita nisso, mas isso não significa necessariamente que tal coisa seja correta ou verdadeira. O consenso pode ser aplicado igualmente a afirmações como a Terra está aquecendo, assim como a afirmações como ninjas são mais legais que piratas.

No entanto, quando um cientista fala sobre consenso, ele está falando sobre algo muito mais poderoso: a aproximação menos errada da realidade apoiada pelo conjunto completo de evidências e pela esmagadora maioria dos profissionais em um campo específico. Veja como seguir o consenso científico fortalece todos nós que o fazemos e põe em perigo todos os que o rejeitam.

Se você decidir argumentar contra o consenso científico, terá um conjunto muito grande de evidências para derrubar, explicar e substituir. Se você mesmo não é um especialista no subcampo específico da ciência que está tentando derrubar, as chances são muito grandes contra o seu sucesso, e se você não estiver usando um vocabulário científico compartilhado, ninguém vai aceitar seus argumentos a sério. (MACLEOD / UNIÃO DE CIENTISTAS INTERESSADOS)

Teoria : este é o ponto de partida de tudo. Se quisermos entender o que significa respeitar ou contar com o consenso científico sobre uma questão, temos que voltar a esta definição: a de uma teoria.

Não estou falando sobre a definição coloquial, que é qualquer explicação proposta para o porquê de algum fenômeno ter ocorrido. (Por exemplo, teoria da Terra plana.)

Tampouco estou falando da definição matemática: um conjunto autoconsistente de axiomas ou postulados que permitem a construção de uma estrutura. (Por exemplo, teoria das cordas.)

Também não estou falando de uma extensão especulativa para as teorias convencionais aceitas que temos que não têm evidências de apoio adequadas por trás delas. (Por exemplo, teoria da supersimetria.)

E, finalmente, não estou falando de uma ideia que já foi viável, até que falhou em explicar as principais evidências, conflitantes com uma medição ou observação importante. (Por exemplo, evolução lamarckiana.)

Em vez disso, quando os cientistas falam com mais frequência sobre teorias, eles falam sobre as teorias aceitas que são esmagadoramente apoiadas pelas evidências: o ponto de partida para a ciência moderna. A Relatividade Geral é a nossa teoria da gravidade; o Modelo Padrão é nossa teoria das partículas elementares; a genética e a evolução darwiniana são nossa teoria de como os organismos vivos transmitem suas características às gerações futuras; etc. Quando os cientistas falam normalmente mencionam uma teoria, eles estão discutindo o que já foi solidamente estabelecido e delineando a estrutura para todas as discussões atuais e futuras.

As partículas do Modelo Padrão e suas contrapartes supersimétricas. Esse espectro de partículas é uma consequência inevitável da unificação das quatro forças fundamentais no contexto da Teoria das Cordas, mas a supersimetria, a teoria das cordas e a presença de dimensões extras permanecem especulativas e sem qualquer evidência observacional. Eles não fazem parte do consenso científico. (CLARE DAVID)

O novo fenômeno : ideias como o consenso científico nunca surgem no vácuo. Em vez disso, eles surgem em discussões em torno de um problema porque algo novo, importante ou inesperado foi observado.

Observamos que a concentração de dióxido de carbono na atmosfera está aumentando, que o pH dos oceanos, globalmente, está se acidificando e que temperaturas extremas estão sendo registradas com mais frequência em todo o mundo.

Observamos que um cataclismo astrofísico ocorreu a cerca de 130.000.000 anos-luz de distância, e que as ondas gravitacionais chegaram muito pouco antes do primeiro sinal eletromagnético: em 1,7 segundos.

Ou observamos o surgimento de uma nova doença em humanos, cuja sequência genética é semelhante, mas evolutivamente divergente de outros agentes causadores de doenças conhecidos na mesma família.

Embora estes possam parecer exemplos muito díspares de uma variedade de campos científicos - o problema da mudança climática no contexto das ciências ambientais e geológicas/atmosféricas, a fusão astrofísica de estrelas de nêutrons com estrelas de nêutrons observada em ondas gravitacionais e radiação eletromagnética e a origem do SARS-CoV-2 no contexto de virologia, ecologia de doenças e epidemiologia – os cientistas adotam a mesma abordagem em todos os casos.

Esta figura mostra a estrutura da proteína spike no SARS-CoV-2. O painel A mostra o homotrímero de pico em sua configuração aberta, enquanto o painel B mostra os locais de clivagem na proteína de pico. (WALLS ET AL., CÉLULA, 181 (2) (2020), PP. 281-292 E6)

Identifique a hipótese nula : este é um passo tácito que qualquer cientista reconhecerá, mas isso simplesmente não ocorre para a maioria dos não cientistas. Quando dizemos a hipótese nula, o que queremos dizer é, que explicação para esse novo fenômeno indicaria que seu surgimento já é explicado pelas leis, teorias e estruturas conhecidas que já estão em vigor para elucidar o Universo?

A hipótese nula significaria que, com certeza, você descobriu um novo fenômeno, mas nenhuma nova regra ou influência externa precisa ser invocada para explicá-lo.

A hipótese nula às vezes significa que as coisas estão se comportando como sempre se comportaram, e o que estamos observando está dentro do reino da variação natural. Numerosas descobertas anunciadas que foram posteriormente anuladas ocorreram devido a uma flutuação improvável nos dados que regrediram à média quando mais dados foram obtidos. Descartar a hipótese nula, no entanto, pode ser uma conquista incrivelmente poderosa. No caso da temperatura da Terra, remontando aos primeiros registros de temperatura global no início da década de 1880, a hipótese nula agora é descartada com mais de 5 sigma de confiança, com menos de 1 em 3,5 milhões de chances de ser um acaso.

A amplitude de melhor ajuste de um sinal de modulação anual para um recuo nuclear com iodeto de sódio. O resultado DAMA/LIBRA mostra um sinal de extrema confiança, mas a melhor tentativa de replicar isso produziu um resultado nulo. A suposição padrão deve ser que a colaboração DAMA tenha um artefato de ruído não contabilizado. (J. AMARÉ ET AL./ANAIS-112 COLABORAÇÃO, ARXIV:2103.01175)

Então, encontramos algo novo. O que agora? Novamente, há um passo tácito que os cientistas dão que raramente é discutido. Os cientistas muitas vezes se fazem uma pergunta importante, particularmente quando um novo fenômeno cruza o limiar da ambiguidade e cuja existência pode agora ser considerada não controversa.

A Terra está aquecendo, os oceanos estão se acidificando e as concentrações de dióxido de carbono também estão aumentando.

O tempo de chegada das ondas gravitacionais e dos sinais eletromagnéticos foi medido com precisão e seu ponto de origem foi confirmado como idêntico, e ainda assim as ondas gravitacionais ainda chegam lá 1,7 segundos antes, embora ambos devam viajar na mesma velocidade: a velocidade da luz .

E o novo coronavírus SARS-CoV-2, de fato, surgiu em humanos no final de 2019, embora a origem precisa de como esse vírus chegou à população humana permaneça obscura.

O que normalmente fazemos nessa situação é recorrer ao que alguns cientistas também chamam de hipótese nula, mas que eu prefiro - para distingui-la de nosso exemplo anterior de nada para ver aqui - chamar a hipótese padrão : a ideia de que tudo o que é necessário para explicar este fenômeno emergente já é conhecido, mas que precisamos apenas identificar corretamente os contribuintes importantes.

A luz que é polarizada de uma maneira particular do brilho remanescente do Big Bang indicaria ondas gravitacionais primordiais… e demonstraria que a gravidade é uma força inerentemente quântica. Mas atribuir erroneamente o sinal de polarização alegado do BICEP2 a ondas gravitacionais em vez de sua verdadeira causa – emissão de poeira galáctica – agora é um exemplo clássico de confundir sinal com ruído. (COLABORAÇÃO BICEP2)

Identificando o que importa : muitas pessoas têm esse equívoco de que a ciência está ligada ao que já estabelecemos e que os cientistas são incrivelmente resistentes a novas ideias.

Não é assim que funciona e, embora você certamente possa encontrar pessoas – até mesmo alguns cientistas entre elas – que se sentem assim, a verdade é muito menos emocionante.

A realidade é que o que já foi estabelecido, cientificamente, nos fornece uma base incrivelmente forte e versátil para acomodar quase qualquer novo fenômeno que observamos.

A hipótese padrão, em praticamente todos os casos que encontramos, é que há uma explicação completamente mundana para esse novo fenômeno que depende apenas da aplicação correta da ciência do que já é conhecido à situação em questão. A hipótese padrão é a sugestão menos radical de todas: que você pode precisar adicionar um ingrediente ou componente adicional para obter a história completa, mas que quando você faz e aplica as regras científicas subjacentes corretamente, você acaba explicando completamente tudo o que você observa.

A temperatura média da superfície global para os anos em que tais registros existem de forma confiável e direta: 1880–2019 (atualmente). A linha zero representa a temperatura média de longo prazo para todo o planeta; as barras azuis e vermelhas mostram a diferença acima ou abaixo da média para cada ano. O aquecimento, em média, é de 0,07 C por década, mas se acelerou, aquecendo em média 0,18 C desde 1981. (NOAA / CLIMATE.GOV)

Reconhecendo alternativas para o que são : claro, às vezes há realmente novas regras que entram em jogo, e muitas vezes nossa primeira pista de que nossa estrutura teórica atual precisa de modificação vem exatamente na forma de uma observação nova e inexplicável. No entanto, elevar a explicação alternativa ao status de explicação principal requer algo mais: uma demonstração de que a hipótese padrão é de alguma forma insuficiente.

Isso aconteceu inúmeras vezes ao longo da história, é claro, e sempre que aconteceu, levou a uma revolução científica.

• O fato de a órbita de Mercúrio ao redor do Sol não poder ser explicada pela gravidade newtoniana levou os cientistas a formular a hipótese de um companheiro planetário interno invisível de Mercúrio: Vulcano. Somente quando Vulcano não apareceu foi que a hipótese alternativa – que a gravidade newtoniana precisava ser superada – foi explorada e finalmente validada.
• O fato de a Terra ter, geologicamente, bilhões de anos parecia incompatível com os atuais níveis de energia do Sol que se sustentam por bilhões de anos. O mecanismo de contração gravitacional só poderia sustentar o Sol por dezenas de milhões de anos; só décadas mais tarde é que os segredos da física nuclear abriram caminho para entender como o Sol funcionava.
• E o fato de que as galáxias estão circulando dentro de aglomerados de galáxias a velocidades muito grandes para serem consistentes com a quantidade de matéria presente dentro delas levou à ideia de que alguma forma escura de matéria estava presente em todo o nosso Universo. Somente após décadas de observações robustas confirmaram que não havia forma de matéria normal que pudesse explicar esses movimentos – e observações adicionais (de galáxias individuais) confirmaram independentemente o problema do aglomerado – a matéria escura foi aceita no mainstream.

Depois de descobrir Netuno examinando as anomalias orbitais de Urano, o cientista Urbain Le Verrier voltou sua atenção para as anomalias orbitais de Mercúrio. Ele propôs um planeta interior, Vulcano, como explicação. Embora Vulcano não existisse, foram os cálculos de Le Verrier que ajudaram a levar Einstein à solução final: a Relatividade Geral. (USUÁRIO REYK DO WIKIMEDIA COMMONS)

No entanto, esses exemplos são excepcionais; com muito mais frequência, a hipótese padrão é a que ganha o dia. É importante, como cientista, considerar a possibilidade de explicações alternativas para qualquer fenômeno que você possa ter observado, mas relegá-las ao status de especulativo e não comprovado até que você estabeleça a insuficiência da hipótese padrão. E isso, talvez, infelizmente, seja tremendamente difícil de fazer.

• A hipótese padrão é que as temperaturas da Terra estão se aquecendo, seus climas estão mudando e seus oceanos estão se acidificando porque a humanidade modificou significativamente o conteúdo de nossa atmosfera, em grande parte através da queima de combustíveis fósseis para energia.
• A hipótese padrão é que as ondas gravitacionais chegam antes das ondas eletromagnéticas porque a luz gerada a partir de uma fusão de estrelas de nêutrons deve viajar através da matéria – o que diminui a luz – antes de chegar aos nossos olhos, enquanto as ondas gravitacionais simplesmente passam, desimpedidas, por esse mesmo importam.
• E a hipótese padrão é que o SARS-CoV-2 surgiu em humanos por meio de transbordamento zoonótico, antes do evento de superdisseminação no mercado de Wuhan, provavelmente por alguma forma de agricultura animal, agricultura ou invasão de atividade humana em território anteriormente selvagem.

Ilustração de uma rápida explosão de raios gama, há muito pensada para ocorrer a partir da fusão de estrelas de nêutrons. O ambiente rico em gás ao seu redor, bem como a matéria das próprias estrelas de nêutrons, podem atrasar a chegada do sinal, explicando a diferença observada de 1,7 segundo entre as chegadas das assinaturas gravitacional e eletromagnética. Esta é a melhor evidência que temos, observacionalmente, de que a velocidade da gravidade deve ser igual à velocidade da luz: aproximadamente 1 parte em 10¹⁵ (um quatrilhão). (ESO)

Consenso . Então, agora vamos dizer que fizemos nossa lição de casa. Aprendemos tudo o que a humanidade sabe sobre essa questão científica em particular, assim como todos os principais cientistas de uma determinada disciplina tentam fazer. Agora, chega o momento crítico: estamos tentando sintetizar juntos tudo o que sabemos e obter um consenso científico.

O que isso significa?

Um consenso científico só pode ser alcançado se:

• uma única estrutura explica todos os quebra-cabeças herdados, bem como o novo fenômeno,
• nenhuma conjectura não comprovada e livre de evidências precisa ser verdadeira para que a explicação seja válida,
• quando o conjunto completo de evidências é considerado – evidências cientificamente admissíveis, em oposição à especulação – não há quebra-cabeças para resolver,
• e se a esmagadora maioria dos profissionais que trabalham ativamente na área chegam todos à mesma conclusão: que esta imagem consensual favorecida é a melhor explicação para tudo o que observamos.

Qualquer consenso que alcançamos é sempre provisório, é claro; qualquer uma das alternativas sempre pode ser verdadeira. Mas se você realmente competir com uma opinião consensual – o Modelo Padrão, matéria escura, inflação cósmica, evolução darwiniana, mudança climática global causada pelo homem, a origem natural do SARS-CoV-2, etc. e como a opinião do consenso se desfaz, e para demonstrar onde sua alternativa preferida não apenas tem sucesso onde o consenso falha, mas para demonstrar seu sucesso em todos os lugares onde o consenso atual também tem sucesso.

Tycho Brahe conduziu algumas das melhores observações de Marte antes da invenção do telescópio, e o trabalho de Kepler alavancou amplamente esses dados. Aqui, as observações de Brahe da órbita de Marte, particularmente durante episódios retrógrados, forneceram uma excelente confirmação da teoria da órbita elíptica de Kepler. (WAYNE PAFKO, 2000 / HTTP://WWW.PAFKO.COM/TYCHO/OBSERVE.HTML )

Ao longo da história humana, o que antes era uma opinião consensual entre os cientistas se mostrou insuficiente em um ou mais relatos. Quando isso ocorre, o antigo consenso não se torna subitamente errado, mas é rebaixado a uma mera aproximação ou caso especial de uma estrutura mais abrangente: um novo consenso científico superior. Nosso consenso atual é não é evidência de pensamento de grupo , mas sim é a culminação de nosso empreendimento científico moderno: a melhor aproximação da realidade que o conjunto completo de evidências – no contexto de nossas teorias científicas mais bem-sucedidas – pode apresentar.

Como em todas as coisas, muitas das posições consensuais de hoje, sem dúvida, serão vistas como carentes de alguma forma fundamental, e algum dia serão consideradas da mesma forma que consideramos a gravidade newtoniana: revolucionária para seu tempo, precisa e útil sob certas condições, mas apenas uma aproximação de uma descrição mais profunda e fundamental da realidade. Isso não é uma falha no método científico nem em nossa maneira de pensar hoje; essa é a natureza da ciência.

Quando interrogamos o Universo da maneira certa, uma verdade mais profunda ainda pode ser revelada. A chave para avançar, no entanto, é entender as limitações da atual posição de consenso e identificar os critérios necessários para derrubá-la. A menos que seja exatamente isso que você está fazendo ao considerar uma alternativa, você está argumentando contra o significado comum, e não o científico, do consenso.

Começa com um estrondo é escrito por Ethan Siegel , Ph.D., autor de Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .