A observação dependente da teoria
Alguns críticos, como Chalmers (1976), argumentam que é simplista acreditar que as observações são feitas independentemente das noções teóricas do observador. O observador é selectivo em relação àquilo que regista como evidência. As nossas observações e factos são influenciadas pela teoria dominante, isto é, a própria teoria especifica que observações são importantes e que aspectos devem ser registados ou ignorados. Assim, ao utilizar o Método Científico, existe, à partida, um viés em favor da teoria dominante e da sua veracidade que é necessário ter em conta.
A validade da indução
As primeiras críticas sérias à base indutivista do Método Científico surgiram no século XVIII na voz de David Hume. Segundo este autor, um argumento indutivo não possuía qualquer força lógica; pelo contrário, não era mais que uma suposição sobre o facto de certos acontecimentos no futuro seguirem o mesmo padrão que apresentaram no passado. Hume sublinha que, por muito razoáveis e evidentes que estas suposições sejam, não existe a força da lógica nem da necessidade por trás delas. Para Hume, assumia um papel central a questão da inferência causal e da incapacidade do indutivismo ser o alicerce lógico desta.
Por outras palavras, não interessa quantas vezes uma determinada sequência de eventos se repete da mesma forma, pois isso nunca será uma prova lógica de que existe uma relação causal entre os eventos. A inferência causal, baseada na mera coincidência dos acontecimentos, constitui a falácia conhecida como "pos hoc ergo propter hoc" (depois disto, logo por causa disto). Essa falácia é um caso especial de uma outra falácia lógica mais abrangente e que é conhecida como a falácia da afirmação do consequente.
Essa falácia toma a seguinte forma geral: "Sabe-se que se H é verdadeira, então B tem que ser verdadeira; e sabemos que B é verdadeira; então, H tem que ser verdadeira". Esta falácia é utilizada, por rotina, pelos cientistas na interpretação de dados. Bertrand Russell (1945) resume esta falácia nas seguintes palavras: "if p, then q; now q is true; therefore p is true.' E.g., 'If pigs have wings, then some winged animals are good to eat; now some winged animals are good to eat; therefore pigs have wings.'This form of inference is called 'scientific method".
O refutacionismo
Russell e Hume não foram os únicos a lamentar a falta de coerência lógica do raciocínio científico como ele é usado normalmente. Muitos outros pensadores, desde os tempos de Hume, tentaram estabelecer uma firme base lógica para o raciocínio científico. Um dos autores a quem se tem dado mais atenção é o filosofo Karl Popper.
Popper (1959) abordou o problema levantado por Hume estabelecendo que as hipóteses científicas não podem nunca ser provadas ou afirmadas como verdadeiras num sentido lógico estrito. Pelo contrário, defendeu que as hipóteses científicas só podem ser ou não consistentes com as observações. Uma vez que é possível que as observações sejam consistentes com mais do que uma hipótese, que podem elas mesmas ser mutuamente inconsistentes, a consistência entre uma observação e uma hipótese não é prova da veracidade da hipótese. Porém, uma observação válida que seja inconsistente com uma hipótese implica que a hipótese, tal como enunciada, seja falsa, logo, refuta a hipótese.
Por exemplo, o facto de todos os dias o sol nascer não nos permite concluir que o sol nasce todos os dias; no entanto, bastaria um dia em que o sol não nascesse para podermos afirmar que é falso dizer que o sol nasce todos os dias. Segundo Popper, a Ciência avança através de um processo de eliminação a que dá o nome de "Conjectura e Refutação". Os cientistas constroem hipóteses baseadas na intuição, conjectura e experiência anterior. Os "bons" cientistas usam a lógica dedutiva para fazer predições a partir da hipótese e comparam, depois, as observações com as predições. As hipóteses cujas predições são concordantes com as observações são confirmadas só no sentido em que podem continuar a ser usadas como explicações dos fenómenos naturais. A qualquer momento, no entanto, podem ser refutadas por novas observações e substituídas por outras hipóteses que expliquem melhor as observações.
A esta maneira de encarar a inferência científica é dado o nome de refutacionismo ou falcificacionismo.
Os refutacionistas consideram a indução como uma simples muleta psicológica: observações repetidas não induzem a formulação de uma lei natural, mas antes a crença de que tal lei foi encontrada. Para um refutacionista só o conforto psicológico dado pela indução pode explicar o facto de continuarem a existir defensores da mesma.
O refutacionismo tem profundas implicações em relação ao Método Científico. Este processo encoraja uma abordagem que considere múltiplas hipóteses e a procura de testes que permitam decidir entre hipóteses concorrentes através da falsificação de uma delas. Uma vez que a falsificação é o objectivo, este processo tende a despersonalizar as teorias. Isto é positivo por evitar os viéses inerentes à afectividade do cientista em relação às suas próprias teorias.
Outros autores importantes
Muitos outros autores se dedicaram a esta questão na procura incessante de dar um enquadramento lógico à ciência e ao Método Científico.
Destacam-se as ideias de Thomas Khun (1962) sobre o papel da comunidade científica na determinação da validade das teorias científicas e a sua descrição da evolução da ciência, através do confronto entre paradigmas, e a existência de quebras epistemológicas entre dois paradigmas concorrentes.
De grande importância são, também, as ideias propostas por Thomas Bayes (1764), que, tal como o refutacionismo, vê o conhecimento como intrinsecamente incerto, mas foca a sua atenção, não na verdade deste, mas no conhecimento em si. De modo muito simplificado, Bayes defende que se conseguirmos atribuir um determinado grau de certeza às premissas de onde parte o argumento válido (prior probability, probabilidade antecedente ou probabilidade pré-teste), então poderemos usar a teoria das probabilidades para atribuir uma probabilidade de certeza para a conclusão assim obtida (posterior probability, probabilidade posterior ou probabilidade pós-teste), e esta certeza será uma consequência lógica das certezas originais. A proposta de Bayes constitui uma tentativa construtiva de lidar com o dilema da incerteza inerente à ciência e consegue, mesmo, propôr uma maneira de quantificar os limites dessa incerteza.
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