Fazendo ciência

1. Ecologia de Populações
Bem vido a
aula de
ecologia
de populações.
Mas, antes de
começar a aula
há perguntas ?
Por que a
ecologia é
tão
complicada ?
Requer
muito e
muito
trabalho?
Fazendo Ciência
Prof. Dr. Harold Gordon Fowler
popecologia@hotmail.com

2. Metas
• O que é o método científico?
• Quais são as premissas do método
científico?
• Como funciona o método científico?
• O que é um argumento científico ?
• A ecologia segue o método científico?

3. “A ciência é um das
aventuras mais
significantes
conhecida pelo
Homem.” (Karl Popper)
ORICL April

4. Sumário do Tópico
O que é a ciência?
O que é o método científico?
A. Formas da Inquisição Científica
B. Tipos de Lógica
C. Quais são as premissas do método científico?
O Delineamento Científico
A. O Método Científico
B. Teoria e Leis
C. Como funciona o método científico?
D. O que é um argumento científico ?
O Método Científico em Ação
A. Exemplos
B. Estatística
C. A ecologia segue o método científico?

5. Fazendo Ciência
Fazer ciência envolve:
• Formulando boas perguntas
• Construindo respostas boas e plausíveis (ou hipóteses)
• Testando essas hipóteses robustamente, sem
ambiguidade, e com honestidade (de seu ponto de vista e
de outras pessoas)
A ciência é uma atividade humana criativa que envolve a
formulação de perguntas e fazendo observações para
desenvolver hipóteses que explicam essas e formas de
testar essas hipóteses.
É importante que você aprenda por exemplos e práticas
como o processo da ciência funciona.
“Qualquer pessoa que quer ser biólogo e espera encontrar as
leis sem exceções que caracterizam a física ficará muito
desapontada." Ernst Mayr

6. O que é a
ciência?
A “ciência” derivada do Latim ‘saber’
É uma maneira de formular e responder
perguntas
Procura de respostas das perguntas sobre os
fenômenos naturais (limita os tipos de
perguntas)
O pensamento científico reduz as reações
emocionais

7. O que é a Ciência?
"...a ciência é nada mais que o sentido comum de sua melhor
forma; ou seja com rigidez na observação e sem
piedade a falácia da lógica." Thomas Henry Huxley,
1880
“Os cientistas são realistas críticos.” John Polkinghorne
“A ciência pode ser descrita como um ‘escotismo
organizado,’ um mundo no qual nada pode ser aceita sem
perguntas.” Philip W. Anderson
…porém, e com muita certeza, Margaret Wertheim replica:
“A ciência sempre tinha um componente de fé."
Essa última frase implica que a ideia que não todo (ou nada)
pode ser provado com uma certeza de 100%; um bom
cientista porém permite que as coisas que aceita
baseado na fé pode não ser verdadeiras

8. Mais sobre a ciência
"…os cientistas não são uns poucos intelectuais que pensam em
termas de ‘princípios e leis teóricas amplos.’ Mas, os
cientistas são pessoas treinadas especificamente para
construir modelos que incorporam as premissas teóricas e a
evidencia empírica. Lidar com modelos é essencial ao
trabalho diário; permite construir argumentos e colecionar
dados." Peter Imhof
“A ciência é [melhor] entendida quando é observada em vez de
tentar definir com precisão. A palavra ciência provem de um
verbo de latim que quer dizer ‘conhecer.’ A ciência é uma
forma de conhecer. A ciência emerge de nossa curiosidade
sobre nos mesmos, a Terra, e o Universo. Ao tentar
entender é uma das forças principais do Homem respeito a
natureza e acreditando que suas perguntas tem respostas
O núcleo da ciência é a Pesquisa, uma procura de informação e
explicação que geralmente enfoca perguntas específicas.

9. A Natureza da Ciência
A ciência é uma maneira
de fazer perguntas
sobre o mundo natural.
– Guiada por leis
naturais (da física e
química).
– As perguntas precisam
ser testáveis!
– Sempre aberta a
evidencia nova.
– Falsificável.

10. Requerimentos
Realidade objetiva
– Todos vimos o mesmo mundo.
Leis Constantes da Natureza
– O que acontece aqui acontece ala.
– O que aconteceu ontem acontecerá amanha.
Podemos conhecer o Cosmo.

11. O processo
científico
Identificação dos padrões
Desenvolvimento de explicações ou hipóteses
para esses padrões
Desenvolvimento das previsões das hipóteses
Testando as previsões com dados
Ecologia de Populações

12. Poupa Tempo
A ciência é uma forma de poupar tempo
Fazer a ciência de forma errada (ou não fazer ciência) resulta
em não poder responder as perguntas em forma eficiente
Fazer a ciência de forma errada resulta na perda de tempo de
outras pessoas (com resultados ou hipóteses fracos)
O custo de gastar mal o tempo de outras pessoas é ostracismo
— nenhum quer seu tempo mal aproveitado por idiotas
incompetentes!
Porém, existe frequentemente pouca diferencia entre fazer
ciência difícil d mal gastar o tempo, ou que explica que os
problemas fáceis de resolver tendem a ser resolvidos mais
rápido
As “cabeças abertas" que as pessoas não cientistas percebem
deriva do desejo desenvolvido de responder perguntas
difíceis com rigor (robustamente, sem ambiguidade, e com
honestidade)

13. A Ciência como Triagem
Uma triagem é uma forma de poupar tempo
Num hospital do SUS existem três tipos de pacientes: (i)
aqueles que sobreviveram sem intervenção médica, (ii)
aqueles que não sobreviveram ainda com a intervenção
médica, e (iii) aqueles que somente sobreviveram com
intervenção médica
Se seus recursos são limitadas então você dedicara seu
tempo aos últimos
Cria prioridades
Na ciência geralmente as primeiras perguntas a serem
respondidas são as mais fáceis de resolver ou são mais
interessantes
As perguntas mais difíceis ou menos interessantes ficam
para serem resolvidas posteriormente ou nunca

14. As Perguntas da Ciência
Que tipo de perguntas fazem os cientistas?
Frequentemente as perguntas examinadas são aquelas
percebidas de ter mais beneficio e são menos difíceis
de responder
Para algumas perguntas a ciência investe quantidades
enormes de recursos (cura de câncer, criação de
armamentos de destruição em massa durante
emergências militares, e outros)
Para outras perguntas, a ciência (ou principalmente as
agencias de fomento de pesquisa) não investem
recursos
As perguntas básicas são:
• Vale a pena a meta?
• Existem recursos suficientes para resolver o problema
referente a seu beneficio esperado?
• A meta pode ser alcançada?

15. As Perguntas da Ciência
Para a pesquisa aplicada, usando técnicas estabelecidas, as respostas
geralmente são sim, sim e sim, ainda quando as perguntas
científicas não são muito interessantes
Para a pesquisa básica ou difícil, as respostas podem ser não, não,
não
No fim, se uma pergunta é pesquisada depende da quantidade de
recursos que a sociedade dedica a ciência
A consequência é que a ciência não sempre alcança suas metas com
a eficiência desejada
As ideias loucas: perguntas e formas de responder perguntas tem
interesse inerente



A meta tem valor?
Os recursos necessários para resolver o problema
excedem o benefício percebido?
A meta pode ser lograda?

16. Não Respondendo Perguntas Importantes
As prioridades científicas estabelecem as perguntas
importantes (Por que existimos?) quase nunca são
tratas por cientistas
Num mundo de problemas interessantes e capazes de
serem resolvidas, poucos indivíduos racionais
dedicam quantidades enormes de tempo e energia á
perguntas que não podem ser resolvidas,
independente de seu grau de interesse
E sua vida diária: Você lida mais com a paz e
prosperidade mundial antes de tratar coisas mais
mundanas como indo ao banheiro ou comer um
lanche?
Uma pergunta científica ruim tipicamente é uma na
qual a possibilidade de responder a pergunta, ainda
com tecnologia e recursos abundantes, é muita
limitada

17. Liberal ou Conservativo
Para muitas hipóteses, a tecnologia e conhecimento existente
não é suficiente para fornecer provas fortes,
independente dos esforços dos proponentes
Essas hipóteses geralmente são descartadas por outros
cientistas
Geralmente, os cientistas tipicamente não acreditem nas
afirmações que são absurdas, e que são inconsistentes
com o que já é conhecido cientificamente
Por isso os cientistas geralmente são conservativos para a
aceitação de ideias novas (ou sabem distinguir fala fiada)
Os cientistas sabem quanto trabalho é necessário para
testar hipóteses e que de levantar hipóteses é mais fácil
de que provar hipóteses
Consequentemente os cientistas tipicamente têm mais
interesse nos resultados dos esforços de testar
hipóteses do que nas hipóteses

18. Raciocínio Científico
Um aspecto chave da ciência é o raciocínio que é usado
para delinear experimentos, o raciocínio científico
Para testar hipóteses precisa entender o raciocínio
científico
Existem duas categorias gerais do raciocínio científico:
• Raciocínio indutivo
• Raciocínio dedutivo
O último é geralmente usado para testar hipóteses e
delinear experimentos
O raciocínio indutivo envolve a coleta de observações e
hipóteses para formar uma ideia única

19. Tipos de
Lógica
Raciocínio Indutivo
– Derivar generalizações partindo de observações
específicas
Raciocínio Dedutivo
- As previsões específicas resultam de uma
premissa geral

20. Raciocínio Indutivo
Por meio da indução, derivamos generalizações baseadas num
número grande de observações existentes.
O raciocínio indutivo está associado com ideias grandes mas não
necessariamente um delineamento experimental bom
Por exemplo, a teoria da evolução pela seleção natural de Darwin
foi formulada usando o raciocínio indutivo: Muitas
observações foram realizadas e uma tema unificante foi
descoberta
O raciocínio indutivo não ajudar o teste rigoroso de hipóteses,
mas os resultados do raciocínio indutivo proporcionam uma
base para a formulação de hipóteses
Outro termo para o raciocínio indutivo é a síntese
Uma síntese, em geral, é análoga a síntese mais específica
observada nos laboratórios da química. A síntese é a
construção de uma idéia de partes menores.

21. Redução versus Sistemas
O reducionismo, ou a redução de sistemas complexos a
componentes mais simples e capazes de serem
pesquisados, é uma estratégia poderosa
Mas, o reducionismo é uma ferramenta mais poderosa do
que é como uma filosofia (como não vendo a floresta ao
enfocar nas árvores)
A meta última da biologia e ecologia de sistemas é modelar
seu comportamento dinâmico
Assim tentamos entender o intero desde o conhecimento de
suas partes
Isso é análogo de descobrir uma floresta a partir de
estudar árvores individuais, e os fungos, é os animais, e
como esses se interagem

22. Um Modelo Científico
Do corpo
Átrio
direito
Do pulmão
Átrio
esquerdo
Os modelos são representações abstratas de
idéias; podem ser visuais, matemáticas,
experimentais, e outros, mas sempre são
mais simples do que o sistema modelado
Ventrículo
direito
Ventrículo
esquerdo

23. Raciocínio Indutivo
…de uma teoria da
evolução que combinou a
evolução Darwiniana com
a Genética de Mendel
Um exemplo de uma sínteses
é a “Síntese Evolutiva" da
metade do século vinte,
por meio do raciocínio
indutivo

24. Raciocínio Indutivo
Muitas pessoas associam a palavra descobrimento com a ciência.
Mas, os cientistas geralmente associam descobrimento com
fatos novos. Porém, o acumulo de fatos não é ciência; uma lista
telefônica é um catálogo de fatos, mas tem pouco a ver com a
ciência. Os fatos na forma de observações e resultados
experimentais, formam os pré-requisitos da ciência. O que
forma o progresso da ciência, porém, é uma idéia nova que
explica coletivamente um número de observações que
anteriormente não tinham relação. As ideais mais intrigantes
são aquelas que explicam a maior variedade de fenômenos.
Newton, Darwin, e Einstein se projetam na historia da ciência
não porque descobriram muitos fatos mas porque sintetizaram
ideais com grande poder de explicação.
Mas, Darwin descobriu um
número grande de fatos!

25. Raciocínio Dedutivo
O raciocínio dedutivo é a base da biologia e da ecologia
O raciocínio dedutivo tem como premissa a consistência
O raciocínio dedutivo é a aplicação de generalizações a
circunstâncias específicas
Isso não é uma afirmação profunda; Não é nada mais do que a
aplicação do conhecimento atual a coisas específicas que
ainda não entendemos bem
Na universidade, as disciplinas ao nível da graduação
introduzem os alunos a amostras de temas gerais
Com o tempo aprenderão aplicar essas ideias a situações novas
e fazer explicações dedutivas para observações novas
Por exemplo, ao aprender que os lipídeos não dissolvem em água como
os carboidratos, pode examinar compostos orgânicos
desconhecidos e fazer previsões se são solúveis

26. Raciocínio
Dedutivo

27. Observação
Pergunta
Hipótese :
Pilha fraca
Previsão:
Trocando a pilha
resolve
Testar previsão
Teste falsifica a hipótese
Hipótese :
Lâmpada queimada
Previsão:
Trocando a lâmpada
resolve
Testar previsão
Teste não falsifica a hipótese

28. O Método Científico
A hipótese é testado por via de uma serie de
experimentos e/ou observações.
– Esses experimentos e observações precisam
ser replicáveis!
– A informação factual resultante desses
experimentos e observações são os dados.
– Uma parte importante do experimento é o
testemunho, que é um conjunto replicado
formulado como o experimento, com exceção
que não precisa ser o fator testado.

29. O Método Científico
1. Observe um acontecimento.
2. Desenvolve um modelo (ou hipótese) que faz
uma previsão.
modelo
3. Testa a previsão.
4. Observe o resultado.
5. Revisa a hipótese.
teste
6. Repete quando necessário.
7. Uma boa hipótese de sucesso vira uma Teoria
Científica.

30. Pensamento Hipotético-Dedutivo
O processo do progresso da ciência tipicamente emprega um
mecanismo conhecido como o Pensamento Hipotético-
Dedutivo
O pensamento hipotético-dedutivo e basicamente implica que
conhecemos as observações novas a luz de conhecimento
gera previamente aprendido e consultado, e depois
formulada como previsões testáveis
O raciocínio dedutivo  formulação de hipótese
Porém. nenhum conhecimento é correto, capaz de
conhecimento, ou ainda aplicável a observações novas
Mas, não é sempre obvio como aplicar o conhecimento a
observações novas
Ao obter uma observação interessante ou importante
(replicável) que não pode ser explicada detalhadamente
pelo conhecimento científico atual, forma uma pergunta
científica interessante.

31. Formulando boas perguntas
As perguntas pesquisadas precisam ser bem
definidas, mensuráveis, e controláveis. As
perguntas devem ser razoáveis e consistentes
dentro do contexto atual de conhecimento. As
pessoas tem uma variedade de maneiras para
excluir especulação.
Uma boa pergunta científica é aquela que pode
respondida pela experimentação, observação, ou
inferência lógica construída sobre a
experimentação ou observação previa
Cuidado com as correlações direitas versus indiretas
(causa e efeito versus “efeito e efeito”)
As perguntas também são boas se estão associadas
com as respostas apropriadas as perguntas

32. Perguntas boas e ruins
A exposição a radiação ultravioleta aumenta o risco do
câncer da pele?"
A boa nutrição resulta no aumento de inteligência?
“Por que os cactos tem espinhos?"
“Os enchentes em Rio de Janeiro são produtos de mudança
climática?"
As práticas boas de estudar resultam em melhores notas
nas disciplinas?
• Todas essas são boas perguntas, mas não
necessariamente fáceis de responder, mas...
Pedro Escobar foi dominado por demônios?
• Pergunta ruim:
• Como definir “demônio”?
• Como determino se Pedro Escobar foi possuído por
demônios?

33. Formulando Hipóteses
Uma hipótese é uma resposta tentativa a
uma pergunta bem formulada, uma
explicação sob juízo. Geralmente é um
postulado educado, baseado na
experiência passada e os dados
disponíveis da ciência de descobrimento.
Uma hipótese tentativa explica algo
observado.
É uma resposta proposta a uma pergunta
científica

34. O Emprego do Método
Científico
Usamos o método científico em nossas vidas
cotidianas
Exemplo:
Entre no carro para ir a casa. Acionou a chave
mas o carro não deu partida (observação)
Hipótese: Algo está errado com o carro

36. O Emprego do Método Científico
Previsões: bateria fraca, problema com a
ignição, não tem combustível
Testar as previsões: ligar os faróis, verificar
as velas, verificar a combustível
Analisar os resultados: faróis funcionam,
chispa forte de ignição, medidor do
combustível indica meio tanque
Tirar conclusões: medidor não funciona, falta
combustível

37. Hipóteses “Boas”
Uma boa hipótese satisfaz os critérios de:
• Propõe um mecanismo testável
• Não é complicada demais (navalho de Ocham)
• Conforme ao conhecimento existente
• Pode ser falsificada
Se não podemos demonstrar que algo não está
correto não pode ser demonstrado de ser
correto
As hipóteses tendem de ser favorecidas se ainda
não foram demonstradas de serem erradas
O teste de uma hipótese pode incluir a
experimentação, observações adicionais, ou a
síntese de informação de várias fontes.

38. Hipóteses
Lembre:
• As hipóteses representam causas possíveis
• Refletiam a experiência passada com perguntas
similares
• Hipóteses múltiplas devem ser formuladas, se for
possível
• As hipóteses devem ser testáveis usando o método
hipotético dedutivo
• As hipóteses não podem ser eliminadas
• Mas as hipóteses não podem ser confirmadas com
certeza absoluta
Na prática, as hipóteses são fáceis de propor mais difíceis
de provar
Alem disso, poucas hipóteses são compreensivas suficientes
para durar a luz do tempo e da experimentação para
alcançar o status de uma teoria

39. A Natureza da
Ciência
Podemos fazer tipos diferentes de
perguntas sobre a vida. Poucas coisas têm
causas isoladas solitárias mas refletem
cadeias ou redes e sequencias temporais de
eventos.
Perguntas sobre as causas próximas (ou
imediatas).
Perguntas sobre as causas últimas.

40. Causas Próximas
As perguntas sobre as causas próximas
(ou imediatas) que determinam o
funcionamento de um sistema biológico
podem ser estudadas usando o “método
científico”.
– Como um organismo realiza suas funções
metabólicas de comportamento ou
fisiologia?
•
•
•
•
•
Biologia molecular
Biologia celular
Endocrinologia
Biologia de desenvolvimento
Ecologia de populações

41. Níveis Diferentes de
Causalidade
O que implica o termo “causa”?
“o que produz um efeito” (Aristóteles)
A causalidade é a relação de causa e efeito.
Na ecologia, causa e efeito implica um fator
(causa) e um fenômeno ou processo (efeito),
por exemplo:
Strepococcus pneumoniea causa a pneumonia e
meningite.
O desmatamento causa a fragmentação da paisagem

42. Níveis Diferentes de
Causalidade
Mas, na realidade implica que:
A infecção com Strepococcus pneumoniea, sob uma
gama limitada de condições, pode resultar no
desenvolvimento de pneumonia e meningite.
O desmatamento resulta na fragmentação da paisagem.
Importa? Não, mas refeita nosso conhecimento
do que definamos, suas causas, e, mais
importante, quais estratégias podemos usar.

43. Erros no pensamento sobre
a causalidade
Existem erros comuns em pensamentos
sobre causalidade
– Genes causam doenças
– A aptidão é função do “estilo de vida”
– O ambiente causa a variação na taxa de
crescimento populacional
• Por que são problemáticos?

44. Erros no pensamento sobre a
causalidade
Porque simplificam demais. Geralmente não
consideramos que o status biológico é uma
interação entre o fenótipo e o ambiente físico.
O estilo de vida não é nada mais do que
“ambientes diferentes.” Estilo de vida é uma
frase útil porque os fatores ambientais implica
eventos externos ao corpo, como a radiação
solar, poluição, predadores e outros. O estilo
de vida incorpora esses e incluía outros
aspectos como o nível de atividade, dieta e
comportamento, que são aspectos mais
“interativos” entre o fenótipo e o ambiente..

45. Historia Familiar
A historia familiar de um atributo indica
“riscos”.
Porém,
– Os indivíduos que morrem mais jovens têm
menos chance de manifestar o atributo e suas
proles têm uma historia familiar “menor”
– Os indivíduos que vivem mais têm mais
probabilidade de manifestar o atributo, mas a
longevidade é ignorado como benefício as
proles.

46. Problemas: “genes”
Todo fenótipo é o produto da interação de
genes com o ambiente.
– Os genes somente especificam as estruturas
das proteínas
Somente quando os genes entram em contato
com o ambiente, geográfica, celular, ou
biótico, podemos avaliar sua vantagem.
Estilo de vida (envelhecimento, nutrição,
infecção, e outros fatores)

47. Os genes causam doenças?
Precisamos Distinguir
Gene
1. Matéria genética que instrua as proteínas que conferem
vantagem ou desvantagem relativa (polimorfismos herdados):
“normal”.
2. Mutações da linha germinal: que instrua as proteínas que
conferem vantagem ou desvantagem relativa (polimorfismos
esporádicos ou aleatórios) nas células germinais e podem ser
herdadas
3. Mutações somáticas: que instrua as proteínas que conferem
vantagem ou desvantagem relativa (esporádica ou aleatória)
limitada a uma célula, e incluía erros de copiando o DNA quando
as células dividem, e pode ser importante no envelhecimento

48. Os genes causam doenças?
E a outros níveis celulares
4. Erros de transcrição e reparo: erros da leitura /reparo
de DNA, RNA, ou controle do ribosoma.
5. Disfunção celular na síntese de proteínas
6. Modificação interna ou modulação da resposta celular
aos fatores externos
Porém,
1, 2, “doenças genéticas”, são nada mais do que
processos genéticos normais que ocorrem na
evolução; a única desvantagem é a “doença”;
3-6 envolvem fatores externos
Todos podem incorrer maior ou menor riscos em
certos ambientes

49. O Método Científico
O método científico
demonstra os
componentes
importantes de
uma pesquisa
científica.
Observações
Hipótese
Experimento/
Observações
Conclusão
Teoria
Científica

50. Formas da
Pesquisa Científica
A ciência de Descobrimento ou Descrição
– Observação
– Dados Qualitativos e Quantitativos
A ciência a base de Hipóteses

51. Dados Qualitativos
A palavra dado
implica números para
muitas pessoas.
Porém, alguns dados
são qualitativos, as
vezes na forma de
descrições em vez
de medidas
numéricas.

52. O Método
Científico
Na fase de observação, na qual se realizam as
observações novas.
– Também é o tempo quando se examina os dados
prévios.
Depois, se formula uma hipótese para tentar
explicar os dados e observações
disponíveis.
• Uma hipótese precisa ser testável!!!

53. Conhecimento Científico
O conhecimento científico começa com uma
observação e uma explicação proposta.
A explicação é uma hipótese
Uma hipótese é testável e falsificável
Na ciência as hipóteses são testadas ao serem
usadas para fazer previsões sobre o
comportamento de um sistema particular

54. Conhecimento Científico
Exemplo
Hipótese: todo objeto que seguramos cai
quando é solto
– Testamos isso ao soltar objetos
– Cada objeto que soltamos é um teste de nossa
previsão. Quantos mais testes têm sucesso,
mais confiança temos em nossa hipótese
E se deixamos cair um balão com Helio?
O que acontece se soltamos algo no espaço?
Essas são exceções a nossa hipótese original. Isso
invalida a hipótese?

55. Ruína do Apostador!
Você entre num jogo no qual
você têm uma moeda com cara
e caroá, e o outro apostador
têm uma moeda igual. Os dois
tem a probabilidade de 50%
de ganhar a cada lançamento.
Você pode apostar R$5 ou
R$10. Se a cara aparece você
ganha R$1. Se aparece caroá
você perde R$1. O jogo
continua ate: (1) você fica
sem dinheiro, (2) o outro fica
sem dinheiro, ou (3) você
cansa e decidir ir embora.

56. Resultados das Apostas
R$10
Vez
Número de
lançamentos
Número de
caras
Número de caroás .
1
158
74
84
2
14
2
12
3
192
91
101
4
24
7
12
5
432
211
221
1
147
71
76
2
23
9
14
3
15
5
10
4
241
118
123
5
45
20
25
R$5

57. Resultados das Apostas
R$10 Lançamento 4
R$1 0 Lançamento 2
R$10 Lançamento 5
R$5 Lançamento 4
R$5 Lançamento 2
R$5 Lançamento 5

58. Princípios da Ciência
Hipóteses:
As respostas potencias das perguntas
levantadas.
Derivadas de observações anteriores da
natureza ou de teorias baseadas nessas
observações.
Frequentemente se constituem de frases
gerais sobre a natureza que podem
explicar um número grande de
observações diversas.
Se uma hipótese é poderosa para explicar
um variedade ampla de fenômenos
relacionados, atinge o nível de uma
teoria.

59. Previsão do Futuro
As vezes quando a tecnologia e o conhecimento alcançam as
especulações, as hipóteses especuladas podem ser
corretas
A utilidade futura proposta de uma hipótese, porém, não
garanta sua utilidade atual
Uma promessa vaga da utilidade futura nunca deve ser aceita
em vez da utilidade demonstrada da hipótese no presente
Por isso a ficção científica é interessante mas ainda assim é
ficção
As únicas previsões razoáveis do futuro são a extrapolação
do passado (ou seja, o futuro de alguma maneira será
similar ao presente)
A utilidade da ciência (e da história): definição eficiente e
com precisão do presente e do passado para prever as
consequências futuras das tendências e ações atuais

60. Experimentação
Uma grande parte do tempo de
um cientista é gasta
testando hipóteses em vez
de formulação de hipóteses
Por isso as pessoas acham que
um cientista é uma pessoa
com roupa de laboratório
que trabalha a uma bancada

62. Experimentação
O aspecto mais criativo da ciência é o desenho
de um teste de sua hipótese que proporciona
evidencia não ambígua para falsificar ou
apoiar sua explicação…
Frequentemente os cientistas definiam,
criticam, e modificam uma variedade de
experimentos e outros testes antes de
dedicar tempo e recursos a realizar um
experimento.

63. O Protocolo / Procedimento
O protocolo é o método passo a passo, ou seqüência
de passos a serem realizados no experimento ou
observação. Deve ser registrado em seu
caderno de campo antes de iniciar o experimento
ou observação, e qualquer exceção ou
modificações deve ser registrado durante o
experimento
Os protocolos podem ser delineados a base da
pesquisa publicada nas revistas científicas,
colaboração com outros pesquisadores, ou pelas
suas idéias novas e criativas. O processo de
resumir o procedimento incluía determinar o(s)
tratamento(s) de testemunho, os níveis do
tratamento, e o número de replicas

64. Quanto Detalhe é O Suficiente?
O protocolo é como o experimento ou observação é
realizado
O protocolo precisa incluir todos os detalhes relevantes de
modo que o pesquisador original ou outros podem repetir
o experimento ou a observação no futuro
Na prática, porém, muito coisa não fica explicita num
protocolo que depende do conhecimento do leitor
Consequentemente, dois indivíduos usando o “mesmo"
protocolo não sempre repetem os resultados dos outros
Na realidade existe uma arte de incluir todo detalhe
"relevante“ num protocolo menos compreensivo
Minimamente, o pesquisador deve escrever o que foi feito
de modo que permite repetir o protocolo no futuro
Quanto mais compreensivo o protocolo, menos conhecimento
do leitor é necessário

65. O Método
Científico
Os cientistas podem formular uma conclusão
baseada nos dados.
– A conclusão pode envolver o aceito ou a rejeição
da hipótese inicial.
– Experimentos adicionais podem ser necessários
para ajusta as conclusões.
• As hipóteses tem apoio, mais nunca são provadas.

66. O Método
Científico
As hipóteses novas são geradas das
conclusões, e o processo começa de novo.
Uma teoria resulta quando um grupo de
hipóteses relacionadas têm apoio de muitos
experimentos e observações.
– As teorias são as ideias que os cientistas tem
mais confiança!
• Teoria de gravidade
• Teoria da seleção natural

67. O Método Científico
O modelo anterior é
muito simples e o
resultado é muito
linear.
O ‘modelo de
atividade’ para a
pesquisa científica
demonstra que
interações mais
complexas são
envolvidas.
Harwood, W. S. 2004. A new Model for Inquiry: is the Scientific Method Dead? Journal of College
Science Teaching. 33(7): 29-33.

68. O Emprego do Método Científico
Quero prevenir mordidas de Amblyomma
cajense quando for ao Pantanal. Me falaram
que sabonete de enxofre pode reduzir o risco
mas como vou saber?
Hipótese: Sabonete de enxofre repele
Amblyomma cajense
Previsão: pessoas que usam
sabonete de enxofre terão
menos Amblyomma cajense do que as
pessoas que não usam

69. O Emprego do Método Científico
Termos Importantes:
Variável Independente (manipulado): condição
sob pesquisa (escolhe)
Variável Dependente (que responde): condição
que pode mudar sob a influencia do variável
independente (para registrar medidas)
Variáveis de Testemunho: condições que podem
influenciar o resultado do experimento e
precisam ser mantidas constantes entre
grupos.

70. O Emprego do Método Científico
Termos Importantes:
Grupo experimental: grupo(s) sujeitos ao
variável independente
Grupo de testemunho: grupo não sujeito ao
variável independente, usado para comparar o
tratamento
replicação: produzir o mesmo resultado
consistentemente para verificar o resultado.
É importante descrever o protocolo usado
para que outras pessoas podem fazer o mesmo
experimento.

71. O Emprego do Método Científico
Hipótese: sabonete de enxofre repele
Amblyomma cajense Previsão: pessoas que
usam sabonete de enxofre terão menos
Amblyomma cajense do que pessoas que não
usam
VI: sabonete de enxofre
VD: presencia de Amblyomma cajense
VTs: qualquer coisa que pode influenciar o
número de Amblyomma cajense nas pessoas
Pense em algumas???

72. Protocolo Experimental
Divida aleatoriamente a turma em dois grupos.
Toda a turma fica na mesma pousada, mas os
membros do grupo I usam sabonete de
enxofre e o grupo II não usa
Após dois dias de
andar no Pantanal,
as pessoas são
examinadas por
carrapatas.

73. O Emprego do Método
Científico
Resultados: as pessoas que usaram sabonete de
enxofre foram virtualmente livres de
Amblyomma cajense após dois dias
comparadas com as pessoas que não usaram
antes de entrar no Pantanal

74. O Método
Científico
1. Observe um acontecimento.
2. Desenvolve um modelo (ou hipótese) que faz
uma previsão.
modelo
3. Testa a previsão.
4. Observe o resultado.
5. Revisa a hipótese.
teste
6. Repete quando necessário.
7. Uma boa hipótese de sucesso vira uma Teoria
Científica.

75. Ciência da Alimentação
Cozinhando 
Hipótese
A receita da avo 
Teoria Científica.

76. Ciência Cotidiana
Método Científico
Observação
Fazer Molho de Espaguete
Hipótese (previsão)
Molho de espaguete deve ficar
vermelho.
Tente um molho de tomate.
Teste
Esquentar molho de tomate.
Observe o resultado
Experimente o molho – sem
sabor.
Use molho de tomate e alho!
Revise a hipótese?
Teste novo?
Teoria científica
Adicione alho, experimente não tão ruim.
A Receita Final.

77. Ciência Cotidiana
Método Científico
Telefone Celular
Observação
O celular não liga.
Hypothesis (prediction)
Prever que a bateria está
sem carga.
Teste
Recarrega a bateria.
Observe result
O celular liga.
Revise hypothesis?
Não necessária.
Teste novo?
Não necessário.
Teoria científica
Telefones celulares não
funcionam sem bateria
carregada

78. Alimento de formigas
Método Científico
Dieta da formiga lava-pés
Observação
Solenopsis invicta prefere proteínas aos
carboidratos
Hipótese (previsão)
Distancia do ninho pode influenciar a
atração da fonte alimentar
Teste
Faz 100 ensaios de combinações de
proteínas e carboidratos, e 100 cada
somente com proteínas e carboidratos
Resultados
Existem freqüências iguais de exploração de
proteínas e carboidratos
Revisão da hipótese?
Tente combinações diferentes de proteínas
e carboidratos
Teste novo?
Faz de novo os testes. Observe os
resultados.
Teoria científica
Solenopsis invicta é onívora

79. Experimento Exemplar
Observação: as mariposas claras são mais comuns em áreas
naturais e as mariposas obscuras são mais comuns em
áreas poluídas.
Previsão 1: as mariposas sobrevivem mais se imitam o
fundo.
– Apoiado por estudos experimentais com aves
predatórias.
Previsão 2: se as áreas poluídas são recuperadas, as
mariposas claras devem ficar mais comuns (quando os
liquens crescem nos troncos).

80. Os Postulados de Koch
• 1. O organismo específico deve ser presente em
todos os casos dos animais que padecem de uma
doença específica e ausente nos animais sãs.
• 2. O organismo específico deve ser isolado do
animal doente e multiplicado por cultura no
laboratório.
• 3. O micro-organismo recém isolado, quando
inoculado num animal saudável do laboratório, deve
causar a mesma doença observada no animal
original.
• 4.O micro-organismo deve ser isolado de novo em
cultura pura da infecção experimental.

81. Os Critérios de Hill
Força da associação: quanto mais forte a associação entre a
causa putativa e o efeito, mais provável existe uma conexão
entre os dois.
Timing: A causa deve preceder o efeito.
Distribuição: A distribuição espacial de (x) deve aproximar a
distribuição espacial do agente causal.
Gradiente: A resposta deve correlacionar com a intensidade do
gradiente.
Consistência A relação entre causa e efeito precisa ser
replicada em estudos independentes em locais diferentes.
Especificidade: Indivíduos ou populações sem exposição a causa
não devem demonstrar o efeito.
Plausibilidade biológica: o mecanismo biológico da causa deve ser
consistente com os efeitos.
Modelos experimentais: devem demonstrar o efeito sob
condições experimentais.
Intervenção: a retirada da causa suspeita deve resultar no
sumiço do efeito.

82. O Método Científico
Funciona?
Em Aquiduana os alunos compararam dois
locais com dois transetos de palmeiras
medindo e contanto os indivíduos. Os dados
depois foram comparados usando o teste
de Kolmogorov Smirnoff.

83. O Método Científico
Funciona?
Hipótese Nula: não existe diferencias na
estrutura populacional entre locais.
Hipótese Alternativa: existe uma diferencia
na estrutura populacional entre locais.

84. O Método Científico
Funciona?
Frequencia de indivíduos
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
Classe

85. O Método Científico
Funciona?
Frequencia Acumulada
1,05
1
0,95
0,9
0,85
0,8
0,75
1
2
3
4
Classe
5
6
7
8

86. O Método Científico
Funciona?
A maioria dos
indivíduos nos dois
locais eram juvenis
Houve muitos
bromélias que tal
vez influenciou a
carência de
indivíduos maiores
A quantidade grande
de juvenis versus
indivíduos maiores
pode ser
consequência de
uma mortalidade
maior de palmeiras
mais jovens

87. O Método Científico
Funciona?
O teste K - V
Por isso, as
demonstrou que não
populações de
podemos rejeitar a
palmeiras nos dois
hipótese nula.
locais tinham a
mesma estrutura

88. Um exemplo famoso: a energia
de uma explosão nuclear
O governo americano queria manter em
segredo a produção energética das
explosões nucleares.
Porém, fotografias da explosão nuclear
foram publicadas na revista Life.
Usando a Analise Dimensional, G.I. Taylor
calculou a energia da explosão e o governo
americano ficou bravo porque acreditou
que houve esvaziamento de informação

89. O raio, R, da explosão depende do tempo
desde a explosão, t, a energia da explosão,
E, e a densidade da media, , que a explosão
expande
• [R]=m, [t]=s,[E]=kg*m2/s2, =kg/m3
• R=tpEq k 1  2q  3k q=1/5, k=-1/5, p=2/5
0  p  2q
0q k
R  (E / ) t
1/ 5 2 / 5

R
E 2
t
5
Pode substituir valores múltiplos para r e t para obter
estimativas boas de E.

90. Causas Últimas
Alguns cientistas fazem perguntas sobre as
causas últimas.
O método comparativo é mais usado do que a
experimentação.
–
–
–
–
–
–
Bioquímica comparativa
Evolução molecular
Biologia celular comparativa
Anatomia comparativa
Fisiologia comparativa
Sistemática filogenética

91. Causas Últimas
Na biologia evolutiva, as características da
biologia molecular, biologia celular, a
estrutura dos organismos, e a biologia de
desenvolvimento e a ecologia são
comparadas.
Os padrões de similaridade que resultam
podem ser usados para testar as hipóteses
de relação.

92. Teorias Científicas
Uma hipótese vira teoria após de muitos testes (ou
tentativas de falsificação), todos que não conseguem
falsificar a hipótese
Um aspecto importante dos testes é que são realizados por
vários grupos usando muitas técnicas independentes
Ou seja, uma teoria é uma hipótese apoiada robustamente.
Por que por definição uma teoria já passou por muitos
críticos e tentativas de falsificação, não é provável que
você ou qualquer pessoa pode demonstrar com sucesso
que uma teoria bem estabelecida seja falsa
Por exemplo, a teoria da evolução de Darwin (o que é
aceita normalmente como fato)

93. Teorias
Uma teoria é uma hipóteses com muito sucesso.
Toda hipótese faz previsão.
Toda teoria faz previsão.
Toda teoria pode ser testada.
Resultado: Qualquer teoria científica é sujeita a
mudança quando nossa capacidade de realizar
testes, ou fazer observações dos resultados
de testes melhora com o tempo.

94. Teorias Científicas
O que é uma teoria e como ela difere de uma hipótese
ou de uma especulação?
• Primeiro, uma teoria tem uma aplicação mais ampla
do que uma hipótese
• Segundo, uma teoria é suficiente geral para gerar
outras hipóteses específicas novas que podem ser
testadas
• E finalmente, comparada a qualquer hipótese, uma
teoria geralmente tem o apoio de muitas outras
evidencias
Aquelas teorias que a ciência adote (como a teoria da
seleção natural) explicam uma diversidade enorme
de observações e tem o apoio do acumulo de
evidencias

95. Leis Científicas
Uma lei é “uma afirmação da ordem ou relação
que existe para certos fenômenos e é
invariável sob as condições especificadas”
Webster
Em outras palavras, uma lei é uma hipótese
robusta é infalível
Na ciência é considerada errada chamar uma
teoria como uma lei

96. O uso de princípios
Os princípios da biologia e ecologia se
derivam de:
– Leis da física e química
– O método científico
Porque a vida compartilha uma origem
evolutiva comum, os princípios de um grupo
taxonômico freqüentemente podem ser
aplicado a outros grupos taxonômicos.

97. Teorias e Leis
Naturais
Teoria: uma descrição do mundo que cobre
um número relativamente grande de
fenômenos e passou por vários testes
observacionais e experimentais
Leis Naturais: teoria (ou grupo de teorias)
que foi testado extensivamente e se aplica
sempre no universo -fazem parte do marco
conceitual da disciplina

98. Leis Físicas
Primeira Lei da Termodinâmica – a energia
não pode ser criada ou destruída, mas pode
ser transformada.
– A energia entra o sistema como luz solar. A
energia da luz solar se transforme em ligações
químicas por via da fotossíntese.
– Ao quebrar as ligações, a energia é liberada.

99. Leis Físicas
Segunda Lei da Termodinâmica – os sistemas
físicos tendem a um estado de entropia ou
desordem.
A energia é necessária para manter a organização
complexa dos organismos vivos (negentropia).

100. Leis Físicas
“Qualquer pessoa que quer ser biólogo e espera
encontrar as leis sem exceções que
caracterizam a física ficará muito
desapontada." Ernst Mayr
A organização molecular complexa de células
vivas se logra e se mantêm somente se existe
energia para proporcionar sua organização.
A sobrevivência, o crescimento, e a reprodução
de seres vivos precisam de energia que se
origina da quebra das moléculas alimentares
complexas para formar descartes orgânicos
simples.

101. Observação
Pergunta
Hipótese I:
Pilha fraca
Previsão:
Trocando a pilha
resolve
Hipótese II:
Lâmpada queimada
Previsão:
Trocando a lâmpada
resolve
Testar previsão
Testar previsão
Teste falsifica a hipótese
Teste não falsifica a hipótese

102. Experimento
científico puro
Ensaio de controle e
estatística
Quase experimento
com controles
relaxados
boa
Estrutura
Da tarefa
+
Decisão com ajuda do
sistema
Decisão com ajuda
de colegas
intuição
pobre
intuição
Análise

103. INTUIÇÃO
Qualidade
da
intuição
ANÁLISE
Definição de conceitos
Especificação das relações
Medição das magnitudes
Menos
Precisa/
explicita
MODO
Geração de
experimento
Conhecimento
científico
Qualidade
da
análise
“7”
6
5
4
3
2
mais
Precisa/
explicita
1
descritivo
estudo
estudo
(modelo
de casos
controlado
positivo)
e controle
TOMADA DE “decisão” decisão decisão decisão
DECISÃO
não cognitiva clínico
por
(modelo
consenso normativo)
aleatorizado

104. PREMISSA: A quase racionalidade é a
meia do continuo cognitivo
Seis pontos da diversidade dentro da ‘quase
racionalidade’:
– Método cognitivo – desde a intuição até a análise
– Facilidade – do uso de cada modo de cognição
– Grau de controle – desde a intervenção até a
representação
– Potencial do conflito interpessoal – baixo
(análise) alto (intuição)
– Cobertura – mais intuição mais cobertura
– Correspondência vs. coerência – intuição enfatiza
a correspondência, análise enfatiza a coerência

105. Premissa: Cognição se desloca ao
largo do continuo intuitivo analítico em
função do tempo
As atividades cognitivos podem se
deslocar ao largo do contínuo
intuitivo e analítico no tempo.
Quando isso acontece, as
contribuições relativas dos
componentes analíticos e intuitivos
a quase racionalidade mudarão. A
cognição de sucesso inibe
movimento, o fracasso estimula o
movimento. (Hammond , 1980)

106. O Tão da auto-correição
Um aspecto chave da ciência é sua qualidade progressiva de
auto-correição. Uma sucessão de cientistas que lidam com
o mesmo problema utilizam o que foi aprendido
anteriormente. É normal que os cientistas verificam as
conclusões de outros cientistas e tentam repetir as
observações ou experimentos. Entre os cientistas que
trabalham com a mesma pergunta, existe competição e
cooperação. Os cientistas compartilham informação por
meio da publicação, seminários, simpósios, e comunicação
pessoal. Também examinam com cuidado o trabalho de
outros cientistas.
Na ciência geralmente um teste único não proporciona os
resultados que apoiam ou falsificam completamente uma
hipótese. Na maior parte dos casos a evidencia serve para
modificar a hipótese ou as condições do experimento.

107. O Tão da auto-correição
A auto-correição implica que teste de hipóteses é geralmente
repetido por outras pessoas quando dura como hipótese:
•
Impacta o trabalho de outras pessoas (ou seja é importante)
•
É plausível (e pessoas querem acreditar que os testes
existentes possam apoiar a hipótese)
•
Pode ser testada por outras formas
•
E contrária ao entendimento anterior
As vezes se uma hipótese é muita absurda então quem propus
teria que procurar evidencias a seu favor, e outras pessoas
simplesmente rejeitam a hipótese; Isso ocorre
especialmente o case se outras pessoas não considera a
hipótese como especialmente importante ou plausível:
•
Examine a hipótese da fusão fria? Sim!
•
Examine a hipótese da movimento perpétuo? Não!

108. O Sucesso na Ciência
“O sucesso na ciência é recompensado pela atenção.
Você somente entre na comunidade científica ao
receber a atenção de cientistas colegas. Recebendo
essa atenção é a motivação principal para se formar
como cientista e de praticar a ciência. Para
maximizar esse dom, precisa empregar sua atenção
da forma mais produtiva. Não compensa gastar para
descobrir coisas já conhecidas. Tampouco a
reinvenção de termos não compensa a atenção.
Compensa reconhecer o trabalho de outros
cientistas." Georg Franck
Na faculdade, se você faz uma nota 8 numa ciência tem
retorno de notas boas nas disciplinas, e formam as
mesmas destrezas: aprendizagem, síntese, e
capacidade de comunicar bem seus pensamentos.

109. O Método Científico
Funciona?
O método científico como ferramenta.
A ferramenta funciona?
– Expectativa da vida
– Taxas de mortalidade
– Adaptação
Existem ferramentas melhores?

110. Ceticismo
As atitudes de ceticismo derivam dos desejos de
evitar perda de tempo com perguntas sem utilidade
significante
Por isso a resposta da pergunta (demonstração de
ausência de falsificação da hipótese) depende dos
proponentes de ideias em vez de seus oponentes
As afirmações extraordinárias, ou aquelas não
consistentes com uma base existente de
conhecimento que duram no tempo, tipicamente
requerem de provas extraordinárias para serem
aceitas
Essas provas provem de tentativas rigorosas, robustas
e honestas para falsificar a hipótese de forma sem
ambiguidade

111. Teorias Não
Científicas
Não fazem previsões
Não podem ser testadas
Não podem ser falsificadas

112. Teorias Não
Científicas
Os telefones celulares não funcionam? 
extraterrestres puxaram a carga.
A espaguete não tem sabor?  Você precisa
comer alimentos sem sabor.
O celular não funciona?  Deus está bravo.
O Corinthians perde!  No instante do gol, o juiz
foi transportado a uma dimensão alternativa
onde todo a defesa foi extinta. Acontece
instantaneamente.

113. Teorias Não Científicas
Viking Orbiter (1976)
Mars Global Surveyor (1998)

114. Teorias Não Científicas
A cadeia de eventos necessários para a
ocorrência da vida é complicada demais de
atribuir a sorte. Por isso, uma inteligência
divina precisava causar a origem da vida
(Desenho Inteligente).

115. Astrologia e o Poder
(TIME, May 16, 1988) -“[Donald, ex chefe de gabinete da Casa Branca]
“A primeira dama mechou com a
Regan e outros fazem um caso forte de que em
astronomia desde 1967. Em
1986 e 1987 a influencia 1981 [Joan] influenciou a
astrológica
Quigley fez ela crer ….e desde então
eficiência do presidente, pelo menos em parte,
nenhuma atividade presidencial foi
porque o Presidente ficou ausente por muito
agendada sem a astrologia. Para a cúpula
entre A intromissão da mulher de Regan para
tempo.Reagan e Gorbachev em
Washington, ela fez a leitura de ambos e
agendar compromissos ‘começou interferir com o
determinou que momento mais propicio
conduto normaloda presidência,” Regan confiou em
da cúpula seria as 14 horas em 8 de
entrevista a 1987.
dezembro de revista Time
(TIME, 16 de maio de 1988)

116. Falsificação
Uma Teoria Científica verdadeira nós informa
quais observações são necessárias para sua
falsificação.
– Muito distinto de:
•
•
•
•
Face na Marte
Criação
Desenho Inteligente
Astrologia

117. Testes da Seleção
Natural
Quais testes
falsificariam a Seleção
Natural?

118. O que aprendemos?
O Método científico
usamos todo dia
Ecologia de Populações
O método cientifico nós
permite aproximar a
resposta da pergunta
120

119. Desafio -Tarefa
Identificar a pergunta
Formular uma Hipótese
Testar a Hipótese
Consultar a
Informação Existente
Coletar dados
Interpretar os resultados
Publicar os resultados

120. Como usar evidencias

121. Como fazer um
Relatório Científico
Introdução
– Indicar a hipótese testada
Métodos
– Explicar como você pode conduzir o
experimento
Resultados
– Incluir quais gráficos e figuras usará
Discussão
– Explicar a relevância possível do estudo

122. Desafio -Tarefa
Invente um teste científico para alguma
pseudociência (astrologia, tarô, búzios).
– Qual afirmação está testando?
– Como fará o teste?
Responde o questionário
no site usando as dicas
de um relatório científico
(a seguir)

123. Desafio
Pense em duas decisões comuns mais muito diferentes
(qualitativamente) que você enfrenta nas disciplinas
Para cada um descreva a:
– Complexidade da estrutura da tarefa (número de
dicas; se são redundantes; qualquer princípio de
organização?)
– Ambiguidade do conteúdo da tarefa (disponibilidade de
um princípio de organização; familiaridade do conteúdo
da tarefa; possibilidade de precisão)
– Forma de apresentação da tarefa (decomposição da
tarefa; definição das dicas; tempo de resposta
permitida ou implícita).
Pense em qual modo de cognição que você deve usar
para o problema e o que você realmente usa
diariamente ?

124. TAREFA
1. Escreve sua definição do método científico.
2. Distinguir entre uma “hipótese” e uma “previsão.”
3. Como isso relaciona a uma hipótese “estatística”
versus uma hipótese “científica”?
4. Como a ciência difere das atividades humanas
cotidianas?