Em formação

2.5: Investigações Científicas - Biologia


O que transformou a água em laranja?

Se você estivesse caminhando na floresta e visse este riacho, provavelmente se perguntaria o que fez a água ficar laranja. A água é laranja por causa de algo crescendo nela? Está poluído com algum tipo de produto químico? Para responder a essas perguntas, você pode fazer uma pequena pesquisa. Por exemplo, você pode perguntar à população local se eles sabem por que a água é laranja ou pode tentar aprender mais sobre isso online. Se você ainda não encontrou as respostas, pode fazer uma investigação científica. Resumindo, você poderia "fazer" ciência.

"Fazendo" Ciência

A ciência é mais fazer do que saber. Os cientistas estão sempre tentando aprender mais e obter uma melhor compreensão do mundo natural. Existem métodos básicos de obtenção de conhecimento que são comuns a todas as ciências. No cerne da ciência está a investigação científica. UMA investigação científica é um plano para fazer perguntas e testar respostas possíveis a fim de promover o conhecimento científico.

Figura ( PageIndex {2} ) descreve as etapas do método científico. Os livros didáticos de ciências costumam apresentar essa "receita" simples e linear para uma investigação científica. Esta é uma simplificação exagerada de como a ciência é realmente feita, mas destaca o plano básico e o propósito de qualquer investigação científica: testar ideias com evidências. Usaremos este fluxograma para ajudar a explicar o formato geral da investigação científica.

A ciência é, na verdade, um empreendimento complexo que não pode ser reduzido a uma única sequência linear de etapas, como as instruções em uma embalagem de mistura para bolo. A ciência real é não linear, iterativa (repetitiva), criativa, imprevisível e excitante. Os cientistas geralmente realizam as etapas de uma investigação em uma sequência diferente ou repetem as mesmas etapas muitas vezes à medida que obtêm mais informações e desenvolvem novas ideias. As investigações científicas freqüentemente levantam novas questões à medida que as antigas são respondidas. Investigações sucessivas podem abordar as mesmas questões, mas em níveis cada vez mais profundos. Alternativamente, uma investigação pode levar a uma observação inesperada que desperta uma nova questão e leva a pesquisa em uma direção completamente diferente.

Saber como os cientistas "fazem" ciência pode ajudá-lo em sua vida cotidiana, mesmo se você não for um cientista. Algumas etapas do processo científico - como fazer perguntas e avaliar evidências - podem ser aplicadas para responder a perguntas da vida real e resolver problemas práticos.

Fazendo Observações

Uma investigação científica geralmente começa com observações. Um observação é tudo o que é detectado por meio dos sentidos humanos ou com instrumentos e dispositivos de medição que aprimoram os sentidos humanos. Normalmente pensamos em observações como coisas que vemos com nossos olhos, mas também podemos fazer observações com nossos sentidos do tato, olfato, paladar ou audição. Além disso, podemos estender e aprimorar nossos próprios sentidos com instrumentos como termômetros e microscópios. Outros instrumentos podem ser usados ​​para sentir coisas que os sentidos humanos não conseguem detectar, como luz ultravioleta ou ondas de rádio.

Às vezes, observações casuais levam a importantes descobertas científicas. Uma dessas observações foi feita pelo biólogo escocês Alexander Fleming (Figure ( PageIndex {3} )) na década de 1920. O nome de Fleming pode soar familiar para você porque ele é famoso pela descoberta em questão. Fleming vinha cultivando certo tipo de bactéria em placas de vidro em seu laboratório quando percebeu que uma das placas estava contaminada com mofo. Examinando mais de perto, Fleming observou que a área ao redor do molde estava livre de bactérias.

Fazendo perguntas

As observações geralmente levam a perguntas interessantes. Isso é especialmente verdadeiro se o observador estiver pensando como um cientista. Ter treinamento e conhecimento científico também é útil. O conhecimento prévio relevante e o pensamento lógico ajudam a dar sentido às observações, para que o observador possa formar perguntas particularmente relevantes. Fleming, por exemplo, se perguntou se o mofo - ou alguma substância que ele produziu - matou as bactérias da placa. Felizmente para nós, Fleming não apenas jogou fora a placa contaminada com mofo. Em vez disso, ele investigou sua pergunta e, ao fazê-lo, descobriu o antibiótico penicilina.

Formação de Hipóteses

Para encontrar a resposta a uma pergunta, a próxima etapa de uma investigação científica normalmente é formar uma hipótese. UMA hipótese é uma resposta possível a uma pergunta científica. Mas não é qualquer resposta. Uma hipótese deve ser baseada em conhecimento científico. Em outras palavras, não deve estar em desacordo com o que já se sabe sobre o mundo natural. Uma hipótese também deve ser lógica, e é benéfico se a hipótese for relativamente simples. Além disso, para ser útil na ciência, uma hipótese deve ser testável e falseável. Em outras palavras, deve ser possível submeter a hipótese a um teste que gere evidências a favor ou contra ela, e deve ser possível fazer observações que refutariam a hipótese se ela realmente fosse falsa.

Uma hipótese é frequentemente expressa na forma de previsão: se a hipótese for verdadeira, então B acontecerá com o variável dependente. A hipótese de Fleming poderia ter sido: "Se um certo tipo de mofo for introduzido a um tipo específico de bactéria que cresce em uma placa, a bactéria morrerá." Esta é uma hipótese boa e útil? A hipótese é lógica e baseada diretamente em observações. A hipótese também é simples, envolvendo apenas um tipo de bolor e bactéria crescendo em uma placa de vidro. Isso facilita o teste. Além disso, a hipótese é falseável. Se as bactérias crescessem na presença do bolor, a hipótese seria refutada se ela realmente fosse falsa.

Testando hipóteses

O teste de hipóteses está no cerne de uma investigação científica. Como Fleming testaria sua hipótese? Ele iria reunir dados relevantes como evidência. Provas é qualquer tipo de dado que pode ser usado para testar uma hipótese. Dados (singular, datum) são essencialmente apenas observações. As observações podem ser medidas em um experimento ou apenas algo que o pesquisador percebe. Testar uma hipótese envolve usar os dados para responder a duas perguntas básicas:

  1. Se minha hipótese for verdadeira, o que eu esperaria observar?
  2. O que eu realmente observo corresponde ao previsto?

Uma hipótese é suportada se as observações reais (dados) corresponderem às observações esperadas. Uma hipótese é refutada se as observações reais forem diferentes das observações esperadas.

Testando a hipótese de Fleming

Para testar sua hipótese de que o mofo mata bactérias, Fleming cultivou colônias de bactérias em várias placas de vidro e introduziu mofo em apenas algumas das placas. Ele submeteu todas as placas às mesmas condições, exceto para a introdução do molde. Quaisquer diferenças no crescimento de bactérias nos dois grupos de placas poderiam então ser razoavelmente atribuídas à presença / ausência de mofo. Os dados de Fleming podem ter incluído medições reais do tamanho da colônia bacteriana, como os dados mostrados na tabela de dados abaixo, ou podem ter sido apenas uma indicação da presença ou ausência de bactérias crescendo perto do molde. Dados como o anterior, que podem ser expressos numericamente, são chamados Dados quantitativos. Dados como o último, que só podem ser expressos em palavras, como presente ou ausente, são chamados dados qualitativos.

Tabela ( PageIndex {1} ): Dados hipotéticos de crescimento bacteriano em placas com e sem introdução de fungos.
Número de identificação da placa bacterianaIntrodução do molde à placa?Área total de crescimento bacteriano na placa após 1 semana (mm2)
1sim48
2sim57
3sim54
4sim59
5sim62
6não66
7não75
8não71
9não69
10não68

Análise e interpretação de dados

Os dados que os cientistas reúnem em suas investigações são dados brutos. Essas são as medições reais ou outras observações feitas em uma investigação, como as medições do crescimento bacteriano mostradas na tabela de dados acima. Os dados brutos geralmente devem ser analisados ​​e interpretados antes de se tornarem evidências para testar uma hipótese. Para entender os dados brutos e decidir se eles apóiam uma hipótese, os cientistas geralmente usam estatísticas.

Existem dois tipos básicos de estatísticas: estatísticas descritivas e estatísticas inferenciais. Ambos os tipos são importantes em investigações científicas.

  • Estatísticas descritivas descrever e resumir os dados. Eles incluem valores como a média ou valor médio nos dados. Outra estatística descritiva básica é o desvio padrão, que dá uma ideia da dispersão dos valores dos dados em torno do valor médio. As estatísticas descritivas tornam mais fácil usar e discutir os dados e também identificar tendências ou padrões nos dados.
  • Estatística inferencial ajudam a interpretar dados para testar hipóteses. Eles determinam a probabilidade de que os resultados reais obtidos em uma investigação tenham ocorrido apenas por acaso, e não pela razão apresentada pela hipótese. Por exemplo, se as estatísticas inferenciais mostram que os resultados de uma investigação aconteceriam por acaso apenas 5 por cento das vezes, então a hipótese tem 95 por cento de chance de ser corretamente apoiada pelos resultados. Um exemplo de teste de hipótese estatística é o teste t. Ele pode ser usado para comparar o valor médio dos dados reais com o valor esperado previsto pela hipótese. Alternativamente, um teste t pode ser usado para comparar o valor médio de um grupo de dados com o valor médio de outro grupo para determinar se os valores médios são significativamente diferentes ou apenas diferentes por acaso.

Suponha que Fleming obteve os dados brutos mostrados na tabela de dados acima. Poderíamos usar uma estatística descritiva, como a área média de crescimento bacteriano, para descrever os dados brutos. Com base nesses dados, a área média de crescimento bacteriano para placas com mofo é de 56 mm2, e a área média para placas sem molde é de 69 mm2. Essa diferença no crescimento bacteriano é significativa? Em outras palavras, ele fornece evidências convincentes de que as bactérias são mortas pelo fungo ou por algo produzido pelo fungo? Ou poderia a diferença nos valores médios entre os dois grupos de pratos ser devido apenas ao acaso? Qual é a probabilidade de que esse resultado possa ter ocorrido mesmo se o fungo ou um de seus produtos não matar as bactérias? Um teste t pode ser feito para responder a esta pergunta. O valor p para a análise do teste t dos dados acima é inferior a 0,05. Isso significa que pode-se dizer com 95% de confiança que as médias dos dados acima são estatisticamente diferentes.

Tirar conclusões

Uma análise estatística das evidências de Fleming mostrou que elas realmente apoiavam sua hipótese. Isso significa que a hipótese é verdadeira? Não, não necessariamente. Isso porque uma hipótese nunca pode ser provada conclusivamente como verdadeira. Os cientistas nunca podem examinar todas as evidências possíveis e, algum dia, poderão ser encontradas evidências que refutem a hipótese. Além disso, outras hipóteses, ainda não formuladas, podem ser apoiadas pelas mesmas evidências. Por exemplo, na investigação de Fleming, outra coisa introduzida nas placas com o molde pode ter sido responsável pela morte da bactéria. Embora uma hipótese não possa ser provada verdadeira sem sombra de dúvida, quanto mais evidências que apóiam uma hipótese, mais provável é que a hipótese seja correta. Da mesma forma, quanto melhor for a correspondência entre as observações reais e as observações esperadas, maior será a probabilidade de a hipótese ser verdadeira.

Muitas vezes, hipóteses concorrentes são apoiadas por evidências. Quando isso ocorre, como os cientistas concluem qual hipótese é melhor? Existem vários critérios que podem ser usados ​​para julgar hipóteses concorrentes. Por exemplo, os cientistas são mais propensos a aceitar a hipótese de que:

  • explica uma ampla variedade de observações.
  • explica observações que antes não eram explicadas.
  • gera mais expectativas e, portanto, é mais testável.
  • é mais consistente com teorias bem estabelecidas.
  • é mais parcimonioso, ou seja, é uma explicação mais simples e menos complicada.

Falácia de correlação-causa

Muitos testes estatísticos usados ​​em pesquisas científicas calculam correlações entre variáveis. Correlação refere-se a quão intimamente relacionados dois conjuntos de dados estão, o que pode ser um ponto de partida útil para investigações futuras. No entanto, a correlação também é um dos tipos de evidência mais mal utilizados, principalmente por causa da falácia lógica de que a correlação implica causalidade. Na realidade, só porque duas variáveis ​​estão correlacionadas não significa necessariamente que uma das variáveis ​​causa a outra.

Um exemplo simples pode ser usado para demonstrar a falácia correlação-causa. Suponha que um estudo descobriu que tanto as vendas de sorvete quanto os roubos estão correlacionados; ou seja, as taxas de ambos os eventos aumentam juntos. Se a correlação realmente implicasse causalidade, você poderia concluir que as vendas de sorvete causam roubos ou vice-versa. É mais provável, entretanto, que uma terceira variável, como o clima, influencie as taxas tanto de vendas de sorvete quanto de roubos. Ambos podem aumentar quando o tempo está ensolarado.

Um exemplo real da falácia da correlação-causalidade ocorreu durante a segunda metade do século XX. Numerosos estudos mostraram que as mulheres que tomavam terapia de reposição hormonal (TRH) para tratar os sintomas da menopausa também tinham uma incidência menor do que a média de doença cardíaca coronária (CHD). Essa correlação foi mal interpretada como evidência de que a TRH protege as mulheres contra DCC. Estudos subsequentes que controlaram outros fatores relacionados à DCC refutaram essa conexão causal presumida. Os estudos descobriram que as mulheres que tomavam TRH tinham maior probabilidade de vir de grupos socioeconômicos mais elevados, com dietas e regimes de exercícios melhores do que a média. Em vez de a TRH causar menor incidência de DCC, esses estudos concluíram que a TRH e a DCC mais baixa foram ambos efeitos do status socioeconômico mais elevado e fatores de estilo de vida relacionados.

Comunicação de resultados

A última etapa de uma investigação científica é comunicar os resultados a outros cientistas. Este é um passo muito importante porque permite que outros cientistas tentem repetir a investigação e ver se conseguem produzir os mesmos resultados. Se outros pesquisadores obtiverem os mesmos resultados, acrescenta suporte à hipótese. Se obtiverem resultados diferentes, isso pode refutar a hipótese. Quando os cientistas comunicam seus resultados, eles devem descrever seus métodos e apontar possíveis problemas com a investigação. Isso permite que outros pesquisadores identifiquem falhas no método ou pensem em maneiras de evitar possíveis problemas em estudos futuros.

Repetir uma investigação científica e reproduzir os mesmos resultados é denominado replicação. É a base da pesquisa científica. A replicação não é necessária para todas as investigações científicas, mas é altamente recomendada para aquelas que produzem resultados surpreendentes ou particularmente consequentes. Em alguns campos científicos, os cientistas tentam rotineiramente replicar suas próprias investigações para garantir a reprodutibilidade dos resultados antes de comunicá-los.

Os cientistas podem comunicar seus resultados de várias maneiras. A maneira mais rigorosa é redigir a investigação e os resultados na forma de um artigo e submetê-lo a uma revista científica revisada por pares para publicação. O editor da revista fornece cópias do artigo a vários outros cientistas que trabalham na mesma área. Estes são os pares no processo de revisão por pares. Os revisores estudam o artigo e dizem ao editor se acham que ele deve ser publicado, com base na validade dos métodos e na importância do estudo. O artigo pode ser rejeitado imediatamente, ou pode ser aceito, como está ou com revisões. Apenas os artigos que atendem aos altos padrões científicos são finalmente publicados.

Análise

  1. Descreva as etapas de uma investigação científica típica.
  2. O que é uma hipótese científica? Que características uma hipótese deve ter para ser útil na ciência?
  3. Explique como você poderia fazer uma investigação científica para responder a esta pergunta: Qual das seguintes superfícies da minha casa tem mais bactérias: o telefone da casa, o controle remoto da TV, a torneira da pia do banheiro ou a maçaneta da porta externa? Forme uma hipótese e declare quais resultados a apoiariam e quais resultados a refutariam.
  4. Use a Tabela ( PageIndex {1} ) acima que mostra os dados sobre o efeito do mofo no crescimento bacteriano para responder às seguintes perguntas
    1. Observe as áreas de crescimento bacteriano das placas em apenas um grupo - com bolor (placas 1-5) ou sem bolor (placas 6-10). Existe uma variação dentro do grupo? O que você acha que poderia ser uma possível fonte de variação dentro do grupo?
    2. Compare a área de crescimento bacteriano da placa 1 com a placa 7. Isso parece ser mais uma diferença entre o grupo com molde e o grupo sem molde do que se você comparasse a placa 5 com a placa 6? Usando essas diferenças entre os pontos de dados individuais, explique por que é importante encontrar a média de cada grupo ao analisar os dados.
    3. Por que você acha que seria importante que outros pesquisadores tentassem replicar as descobertas deste estudo?
  5. Um cientista está realizando um estudo para testar os efeitos de uma droga anticâncer em camundongos com tumores. Eles olham nas gaiolas e observam que os ratos que receberam a droga por duas semanas parecem mais enérgicos do que aqueles que não receberam a droga. No final do estudo, o cientista realiza uma cirurgia nos ratos para determinar se seus tumores encolheram. Responda às seguintes perguntas sobre o experimento.
    1. O nível de energia dos ratos tratados com a droga é uma observação qualitativa ou quantitativa?
    2. Ao final do estudo, o cientista mede o tamanho dos tumores. São dados qualitativos ou quantitativos?
    3. O tamanho de cada tumor seria considerado dados brutos ou estatísticas descritivas?
    4. O cientista determina a diminuição média no tamanho do tumor para o grupo tratado com a droga. São dados brutos, estatísticas descritivas ou estatísticas inferenciais?
    5. A diminuição média no tamanho do tumor no grupo tratado com droga é maior do que a diminuição média no grupo não tratado. O cientista pode presumir que a droga reduz os tumores? Se não, o que eles precisam fazer a seguir?
  6. Você acha que os resultados publicados em uma revista científica revisada por pares têm mais ou menos probabilidade de serem cientificamente válidos do que aqueles em um artigo ou livro publicado pela própria empresa? Por que ou por que não
  7. Explique por que a ciência real geralmente é “não linear”?

Explore mais

Assista a esta palestra TED para uma discussão animada de por que o método científico padrão é um modelo inadequado de como a ciência é realmente feita.

  1. Rio Tinto River por Carol Stoker, NASA, domínio público via Wikimedia Commons
  2. Método científico por OpenStax, licenciado CC BY 4.0
  3. Alexander Flemming pelo fotógrafo da Divisão de Fotos do Ministério da Informação, domínio público via Wikimedia Commons
  4. Texto adaptado de Human Biology por CK-12 licenciado CC BY-NC 3.0

Investigação de 2,5-dimetil furano e iso- ignição de octano

O comportamento de ignição do 2,5-dimetil furano (2,5-DMF), iso-octano, e suas misturas são investigadas.Para confirmar que 2,5-DMF é o furano menos reativo, seu comportamento de ignição é comparado ao do isômero, 2-etil furano (2-EF), revelando a reatividade muito alta do 2-EF. Para o 2,5-DMF /iso- estudo comparativo de octano, os tempos de atraso de ignição são medidos em uma faixa de temperatura de 1009 a 1392 K e pressões de até 12 atm para misturas pobres, estequiométricas e ricas de combustível, oxigênio e argônio. Observa-se que 2,5-DMF geralmente tem tempos de atraso de ignição mais longos do que iso-octano quando a razão de equivalência ϕ, a razão argônio para oxigênio De pressão p são mantidos constantes em uma faixa de temperaturas, T. Além disso, os tempos de atraso de ignição de um 2,5-DMF /iso-octano 50% da mistura (por volume de líquido) são medidos e comparados com aqueles dos combustíveis puros em condições estequiométricas e ricas e pressão de 12 atm. A mistura apresenta reatividade intermediária entre os combustíveis puros, embora em maior alinhamento com iso-octano do que 2,5-DMF. Um modelo combinado para 2,5-DMF e isoa combustão de octano é desenvolvida, com base em modelos recentes da literatura para os componentes puros. Outras modificações são realizadas para melhorar a concordância com os dados de ignição atuais e anteriores. O modelo resultante captura as tendências de ignição dos combustíveis puros e misturados. A análise da via de reação e a análise de sensibilidade das espécies são realizadas para obter mais informações sobre a cinética química governante. O conjunto de dados experimentais relatado e o modelo de combustão avançada de misturas de combustível biológico e convencional para motores de ignição por centelha.


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EXPERIMENTOS DE CIÊNCIA DIVERTIDA COM UM TEMA

Adoramos encorajar o amor pela ciência aqui e uma maneira divertida de fazer isso é dar aos experimentos científicos clássicos temas interessantes. Clique em cada imagem abaixo para obter uma lista de atividades científicas divertidas para o ano todo, do Dia dos Namorados e # 8217 ao Natal.

EXPERIMENTOS CIENTÍFICOS POR TEMPORADA

EXPERIMENTOS CIENTÍFICOS POR TÓPICO


Cientistas proeminentes pedem mais investigações sobre as origens do coronavírus

Os autores argumentam que as evidências atuais não são fortes o suficiente para determinar se o vírus se originou da natureza ou de um vazamento de laboratório.

Mais de uma dúzia de pesquisadores publicou uma carta em um jornal científico importante pedindo mais investigações sobre as origens do SARS-CoV-2, o vírus que causa o COVID-19.

Na carta, publicada quinta-feira (13 de maio) na revista Ciência, os autores dizem que duas teorias - que o vírus foi acidentalmente liberado de um laboratório ou que se espalhou naturalmente dos animais - "ambas permanecem viáveis".

"Saber como o COVID-19 surgiu é fundamental para informar as estratégias globais para mitigar o risco de surtos futuros", escreveram eles.

Os autores, que incluem 18 cientistas proeminentes, não são os primeiros na comunidade científica a pedir mais investigação sobre as origens do novo coronavírus. Mas muitas declarações anteriores sobre a questão favoreceram claramente uma teoria em detrimento da outra, enquanto os autores da nova carta tentaram permanecer neutros, argumentando que a evidência atual não é forte o suficiente para favorecer qualquer uma das teorias, de acordo com O jornal New York Times.

"A maior parte da discussão que você ouve sobre as origens da SARS-CoV-2 neste ponto vem, eu acho, do número relativamente pequeno de pessoas que se sentem muito certas sobre suas opiniões", Jesse Bloom, principal autor da carta e professor associado no Fred Hutchinson Cancer Research Center em Seattle, que estuda a evolução do vírus, disse ao Times. "Qualquer pessoa que esteja fazendo declarações com um alto nível de certeza sobre isso está superando o que é possível fazer com as evidências disponíveis."

Outros autores da carta incluem o Dr. David Relman, professor de microbiologia e imunologia da Universidade de Stanford Ralph Baric, professor de epidemiologia e microbiologia da Universidade da Carolina do Norte que passou décadas estudando coronavírus e Marc Lipsitch, professor de epidemiologia e diretor do Center for Communicable Disease Dynamics em Harvard TH Chan School of Public Health, que usa modelagem matemática para estudar a transmissão de doenças infecciosas.

As origens do SARS-CoV-2 têm sido calorosamente debatidas desde o pandemia começou, e alguns especialistas disseram que talvez nunca saibamos exatamente de onde o vírus veio, Live Science relatado anteriormente.

Em março de 2021, a Organização Mundial da Saúde (OMS) divulgou os resultados de uma investigação de meses sobre as origens do SARS-CoV-2, conduzida em parceria com cientistas chineses. o relatório concluiu que um transbordamento da vida selvagem por meio de um hospedeiro intermediário era o "caminho mais provável" para a transmissão original em humanos, enquanto a introdução por meio de um acidente de laboratório era "extremamente improvável".

No entanto, muitos países logo criticaram o relatório pela falta de transparência e dados incompletos, de acordo com CNN. Desde então, os EUA e 13 outros governos divulgaram um comunicado expressando preocupação com as descobertas da OMS.

A nova carta observa que, no relatório da OMS, "as duas teorias não foram consideradas de maneira equilibrada" e que "não houve nenhuma descoberta que apóie claramente um transbordamento natural ou um acidente de laboratório".

"Uma investigação adequada deve ser transparente, objetiva, baseada em dados, incluindo ampla experiência, sujeita a supervisão independente e gerida de forma responsável para minimizar o impacto de conflitos de interesse", disseram os autores da carta à Science.

Alguns especialistas não envolvidos com a carta afirmaram apoiar a necessidade de uma investigação mais aprofundada sobre as origens do vírus, mas discordaram que as duas hipóteses atualmente têm evidências iguais para apoiá-las.

"Há mais evidências (precedentes genômicos e históricos) de que isso foi o resultado da emergência zoonótica ao invés de um acidente de laboratório", disse ao Times Angela Rasmussen, virologista da Organização de Doenças Infecciosas e Vacinas da Universidade de Saskatchewan, no Canadá.


Conteúdo

O uso do termo "tecnologia" mudou significativamente nos últimos 200 anos. Antes do século 20, o termo era incomum em inglês e era usado para se referir à descrição ou ao estudo das artes úteis [3] ou para aludir à educação técnica, como no Massachusetts Institute of Technology (licenciado em 1861) . [4]

O termo "tecnologia" ganhou destaque no século 20 em conexão com a Segunda Revolução Industrial. Os significados do termo mudaram no início do século 20, quando cientistas sociais americanos, começando com Thorstein Veblen, traduziram ideias do conceito alemão de Technik em "tecnologia". Em alemão e outras línguas europeias, existe uma distinção entre technik e tecnologia que está ausente em inglês, que geralmente traduz os dois termos como "tecnologia". Na década de 1930, "tecnologia" se referia não apenas ao estudo das artes industriais, mas às próprias artes industriais. [5]

Em 1937, o sociólogo americano Read Bain escreveu que "a tecnologia inclui todas as ferramentas, máquinas, utensílios, armas, instrumentos, habitação, roupas, dispositivos de comunicação e transporte e as habilidades pelas quais os produzimos e usamos". [6] A definição de Bain permanece comum entre os estudiosos hoje, especialmente os cientistas sociais. Cientistas e engenheiros geralmente preferem definir tecnologia como ciência aplicada, em vez de coisas que as pessoas fazem e usam. [7] Mais recentemente, os estudiosos tomaram emprestado dos filósofos europeus da "técnica" para estender o significado da tecnologia a várias formas de razão instrumental, como no trabalho de Foucault sobre as tecnologias do self (técnicas de soi).

Dicionários e estudiosos oferecem uma variedade de definições. o Dicionário Merriam-Webster Learner oferece uma definição do termo: "o uso da ciência na indústria, engenharia, etc., para inventar coisas úteis ou para resolver problemas" e "uma máquina, peça de equipamento, método, etc., que é criado pela tecnologia". [8] Ursula Franklin, em sua palestra "Real World of Technology" de 1989, deu outra definição do conceito de "prática, a maneira como fazemos as coisas por aqui". [9] O termo é freqüentemente usado para indicar um campo específico de tecnologia, ou para se referir a alta tecnologia ou apenas eletrônicos de consumo, ao invés de tecnologia como um todo. [10] Bernard Stiegler, em Técnica e tempo, 1, define a tecnologia de duas maneiras: como "a busca da vida por outros meios que não a vida" e como "matéria inorgânica organizada". [11]

A tecnologia pode ser definida de forma mais ampla como as entidades, tanto materiais quanto imateriais, criadas pela aplicação de esforço físico e mental para atingir algum valor. Nesse uso, tecnologia se refere a ferramentas e máquinas que podem ser usadas para resolver problemas do mundo real. É um termo de longo alcance que pode incluir ferramentas simples, como um pé de cabra ou colher de pau, ou máquinas mais complexas, como uma estação espacial ou acelerador de partículas. Ferramentas e máquinas não precisam ser tecnologia virtual material, como software de computador e métodos de negócios, enquadram-se nesta definição de tecnologia. [12] W. Brian Arthur define tecnologia de uma forma igualmente ampla como "um meio para cumprir um propósito humano". [13]

A palavra "tecnologia" também pode ser usada para se referir a uma coleção de técnicas. Neste contexto, é o estado atual do conhecimento da humanidade de como combinar recursos para produzir os produtos desejados, para resolver problemas, atender necessidades ou satisfazer desejos que inclui métodos técnicos, habilidades, processos, técnicas, ferramentas e matérias-primas. Quando combinado com outro termo, como "tecnologia médica" ou "tecnologia espacial", refere-se ao estado dos conhecimentos e ferramentas do respectivo campo. "Tecnologia de ponta" refere-se à alta tecnologia disponível para a humanidade em qualquer campo.

A tecnologia pode ser vista como uma atividade que forma ou muda a cultura. [14] Além disso, a tecnologia é a aplicação da matemática, da ciência e das artes para o benefício da vida como é conhecida. Um exemplo moderno é a ascensão da tecnologia de comunicação, que diminuiu as barreiras à interação humana e, como resultado, ajudou a gerar novas subculturas. A ascensão da cibercultura tem como base o desenvolvimento da Internet e do computador. [15] Como uma atividade cultural, a tecnologia antecede a ciência e a engenharia, cada uma das quais formaliza alguns aspectos do esforço tecnológico.

A distinção entre ciência, engenharia e tecnologia nem sempre é clara. Ciência é o conhecimento sistemático do mundo físico ou material obtido por meio de observação e experimentação. [16] As tecnologias geralmente não são produtos exclusivamente da ciência, porque devem satisfazer requisitos como utilidade, usabilidade e segurança. [17]

Engenharia é o processo orientado para o objetivo de projetar e fazer ferramentas e sistemas para explorar fenômenos naturais para fins humanos práticos, muitas vezes (mas nem sempre) usando resultados e técnicas da ciência. O desenvolvimento da tecnologia pode recorrer a muitos campos do conhecimento, incluindo o conhecimento científico, de engenharia, matemático, lingüístico e histórico, para alcançar algum resultado prático.

A tecnologia é frequentemente uma consequência da ciência e da engenharia, embora a tecnologia como atividade humana preceda os dois campos. Por exemplo, a ciência pode estudar o fluxo de elétrons em condutores elétricos usando ferramentas e conhecimentos já existentes. Esse conhecimento recém-descoberto pode então ser usado por engenheiros para criar novas ferramentas e máquinas, como semicondutores, computadores e outras formas de tecnologia avançada. Nesse sentido, cientistas e engenheiros podem ser considerados tecnólogos [ desambiguação necessária ] os três campos são freqüentemente considerados como um só para fins de pesquisa e referência. [18]

As relações exatas entre ciência e tecnologia, em particular, foram debatidas por cientistas, historiadores e formuladores de políticas no final do século 20, em parte porque o debate pode informar o financiamento da ciência básica e aplicada. No rastro imediato da Segunda Guerra Mundial, por exemplo, era amplamente considerado nos Estados Unidos que a tecnologia era simplesmente "ciência aplicada" e que financiar a ciência básica era colher resultados tecnológicos no devido tempo. Uma articulação dessa filosofia pode ser encontrada explicitamente no tratado de Vannevar Bush sobre política científica do pós-guerra, Ciência - a fronteira sem fim: "Novos produtos, novas indústrias e mais empregos exigem acréscimos contínuos ao conhecimento das leis da natureza. Esse novo conhecimento essencial só pode ser obtido por meio de pesquisa científica básica." [19] No final da década de 1960, no entanto, essa visão foi atacada diretamente, levando a iniciativas para financiar a ciência para tarefas específicas (iniciativas resistidas pela comunidade científica). A questão permanece controversa, embora a maioria dos analistas resista ao modelo de que a tecnologia é resultado da pesquisa científica. [20] [21]

Paleolítico (2,5 Ma - 10 ka)

O uso de ferramentas pelos primeiros humanos foi em parte um processo de descoberta e evolução. Os primeiros humanos evoluíram de uma espécie de hominídeos forrageiros que já eram bípedes, [22] com uma massa cerebral de aproximadamente um terço dos humanos modernos. [23] O uso de ferramentas permaneceu relativamente inalterado durante a maior parte do início da história humana. Aproximadamente 50.000 anos atrás, surgiu o uso de ferramentas e um conjunto complexo de comportamentos, que muitos arqueólogos acreditam estar relacionados ao surgimento de uma linguagem totalmente moderna. [24]

Ferramentas de pedra

Os hominídeos começaram a usar ferramentas de pedra primitivas há milhões de anos. As primeiras ferramentas de pedra eram pouco mais do que uma rocha fraturada, mas há aproximadamente 75.000 anos, [25] a descamação por pressão fornecia uma maneira de fazer um trabalho muito mais fino.

A descoberta e o uso do fogo, uma fonte de energia simples com muitos usos profundos, foi um momento decisivo na evolução tecnológica da humanidade. [26] A data exata de sua descoberta não é evidência conhecida de ossos de animais queimados no Berço da Humanidade, sugerindo que a domesticação do fogo ocorreu antes de 1 Ma [27], o consenso acadêmico indica que Homo erectus controlou o fogo entre 500 e 400 ka. [28] [29] O fogo, alimentado com lenha e carvão, permitiu aos primeiros humanos cozinhar seus alimentos para aumentar sua digestibilidade, melhorando seu valor nutritivo e ampliando o número de alimentos que podiam ser ingeridos. [30]

Roupas e abrigo

Outros avanços tecnológicos feitos durante a era paleolítica foram roupas e abrigos - a adoção de ambas as tecnologias não pode ser datada exatamente, mas eles foram a chave para o progresso da humanidade. À medida que a era paleolítica avançava, as moradias se tornaram mais sofisticadas e mais elaboradas já em 380 ka, os humanos estavam construindo cabanas de madeira temporárias. [31] [32] As roupas, adaptadas da pele e peles de animais caçados, ajudaram a humanidade a se expandir para regiões mais frias, os humanos começaram a migrar para fora da África em 200 ka e para outros continentes como a Eurásia. [33]

Do Neolítico à Antiguidade Clássica (10 ka - 300 CE)

A ascensão tecnológica do ser humano começou para valer no que é conhecido como o período neolítico ("Nova Idade da Pedra"). A invenção dos machados de pedra polida foi um grande avanço que permitiu o desmatamento em grande escala para a criação de fazendas. Este uso de machados de pedra polida aumentou muito no Neolítico, mas foram originalmente usados ​​no Mesolítico anterior em algumas áreas como a Irlanda. [34] A agricultura alimentou populações maiores, e a transição para o sedentismo permitiu criar mais filhos simultaneamente, já que os bebês não precisavam mais ser carregados, como os nômades precisam. Além disso, as crianças poderiam contribuir com trabalho para o cultivo mais prontamente do que com a economia de caçadores-coletores. [35] [36]

Com este aumento da população e disponibilidade de mão-de-obra, veio um aumento na especialização da mão-de-obra. [37] O que desencadeou a progressão das primeiras aldeias neolíticas para as primeiras cidades, como Uruk, e as primeiras civilizações, como a Suméria, não é especificamente conhecido, no entanto, o surgimento de estruturas sociais cada vez mais hierárquicas e de trabalho especializado, de comércio e guerra entre as culturas adjacentes e a necessidade de ação coletiva para superar os desafios ambientais, como a irrigação, todos tiveram seu papel. [38]

Ferramentas de metal

Melhorias contínuas levaram à fornalha e aos foles e forneceram, pela primeira vez, a capacidade de fundir e forjar ouro, cobre, prata e chumbo - metais nativos encontrados em uma forma relativamente pura na natureza. [39] As vantagens das ferramentas de cobre sobre as ferramentas de pedra, osso e madeira foram rapidamente aparentes para os primeiros humanos, e o cobre nativo provavelmente foi usado perto do início do Neolítico (cerca de 10 ka). [40] O cobre nativo não ocorre naturalmente em grandes quantidades, mas os minérios de cobre são bastante comuns e alguns deles produzem metal facilmente quando queimados em lenha ou carvão. Eventualmente, o trabalho de metais levou à descoberta de ligas como bronze e latão (cerca de 4000 aC). Os primeiros usos de ligas de ferro, como o aço, datam de cerca de 1800 aC. [41] [42]

Energia e transporte

Enquanto isso, os humanos estavam aprendendo a aproveitar outras formas de energia. O primeiro uso conhecido da energia eólica é o navio à vela. O registro mais antigo de um navio à vela é o de um barco no Nilo datado do 8º milênio AEC. [43] Desde os tempos pré-históricos, os egípcios provavelmente usaram o poder da inundação anual do Nilo para irrigar suas terras, gradualmente aprendendo a regular grande parte dele através de canais de irrigação propositadamente construídos e bacias de "captura". Os antigos sumérios na Mesopotâmia usavam um sistema complexo de canais e diques para desviar a água dos rios Tigre e Eufrates para irrigação. [44]

De acordo com os arqueólogos, a roda foi inventada por volta de 4000 aC, provavelmente de forma independente e quase simultânea na Mesopotâmia (no atual Iraque), no norte do Cáucaso (cultura Maykop) e na Europa Central. [45] As estimativas de quando isso pode ter ocorrido variam de 5.500 a 3.000 aC, com a maioria dos especialistas colocando mais perto de 4.000 aC. [46] Os artefatos mais antigos com desenhos representando carrinhos de rodas datam de cerca de 3.500 aC [47], no entanto, a roda pode ter estado em uso por milênios antes de esses desenhos serem feitos. Mais recentemente, a roda de madeira mais antiga conhecida no mundo foi encontrada nos pântanos de Liubliana, na Eslovênia. [48]

A invenção da roda revolucionou o comércio e a guerra. Não demorou muito para descobrir que os vagões com rodas podiam ser usados ​​para transportar cargas pesadas. Os antigos sumérios usavam a roda de oleiro e podem tê-la inventado. [49] Uma roda de cerâmica de pedra encontrada na cidade-estado de Ur data de cerca de 3429 AEC, [50] e fragmentos ainda mais antigos de cerâmica lançada por roda foram encontrados na mesma área. [50] As rodas de oleiro rápidas (rotativas) permitiram a produção em massa de cerâmica, mas foi o uso da roda como um transformador de energia (por meio de rodas d'água, moinhos de vento e até mesmo esteiras) que revolucionou a aplicação de fontes de energia não humanas.Os primeiros carros de duas rodas foram derivados do travois [51] e foram usados ​​pela primeira vez na Mesopotâmia e no Irã por volta de 3000 aC. [51]

As mais antigas estradas construídas conhecidas são as ruas pavimentadas com pedra da cidade-estado de Ur, que datam de cerca de 4000 AC [52] e estradas de madeira que conduzem através dos pântanos de Glastonbury, Inglaterra, que datam de aproximadamente o mesmo período. [52] A primeira estrada de longa distância, que entrou em uso por volta de 3.500 aC, [52] se estendeu por 1.500 milhas do Golfo Pérsico ao Mar Mediterrâneo, [52] mas não foi pavimentada e foi apenas parcialmente mantida. [52] Por volta de 2000 AC, os minóicos na ilha grega de Creta construíram uma estrada de cinquenta quilômetros (trinta milhas) que vai do palácio de Gortyn no lado sul da ilha, através das montanhas, até o palácio de Knossos no lado norte da ilha. [52] Ao contrário da estrada anterior, a estrada minóica foi completamente pavimentada. [52]

Encanamento

As antigas casas particulares minoicas tinham água encanada. [54] Uma banheira virtualmente idêntica às modernas foi desenterrada no Palácio de Knossos. [54] [55] Várias casas particulares minóicas também tinham banheiros, que podiam ser liberados jogando água no ralo. [54] Os antigos romanos tinham muitos banheiros públicos, [55] que desaguavam em um extenso sistema de esgoto. [55] O esgoto principal em Roma foi a Cloaca Máxima [55]. A construção começou no século VI AEC e ainda está em uso hoje. [55]

Os antigos romanos também tinham um complexo sistema de aquedutos, [53] que eram usados ​​para transportar água por longas distâncias. [53] O primeiro aqueduto romano foi construído em 312 AEC. [53] O décimo primeiro e último aqueduto romano antigo foi construído em 226 EC. [53] Juntos, os aquedutos romanos se estendiam por 450 quilômetros, [53] mas menos de setenta quilômetros ficavam acima do solo e eram sustentados por arcos. [53]

História medieval e moderna (300 dC - presente)

As inovações continuaram durante a Idade Média com inovações como a fabricação da seda (introduzida na Europa após séculos de desenvolvimento na Ásia), a coleira e as ferraduras nas primeiras centenas de anos após a queda do Império Romano no século V. A tecnologia medieval viu o uso de máquinas simples (como a alavanca, o parafuso e a polia) sendo combinadas para formar ferramentas mais complicadas, como o carrinho de mão, moinhos de vento e relógios, e um sistema de universidades desenvolveu e espalhou idéias e práticas científicas . A era do Renascimento produziu muitas inovações, incluindo a imprensa (que facilitou a comunicação do conhecimento), e a tecnologia tornou-se cada vez mais associada à ciência, iniciando um ciclo de avanço mútuo. Os avanços da tecnologia nesta época permitiram um suprimento mais confiável de alimentos, seguido por uma maior disponibilidade de bens de consumo.

Iniciada no Reino Unido no século 18, a Revolução Industrial foi um período de grandes descobertas tecnológicas, particularmente nas áreas de agricultura, manufatura, mineração, metalurgia e transporte, impulsionada pela descoberta da energia a vapor e a ampla aplicação do Sistema de fábrica. A tecnologia deu mais um passo em uma segunda revolução industrial (c. 1870 a c. 1914) com o aproveitamento da eletricidade para permitir inovações como o motor elétrico, a lâmpada elétrica e inúmeros outros. Os avanços científicos e a descoberta de novos conceitos permitiram posteriormente o vôo motorizado e os desenvolvimentos na medicina, química, física e engenharia. O aumento da tecnologia levou a arranha-céus e amplas áreas urbanas, cujos habitantes dependem de motores para transportá-los e seus suprimentos de comida. A comunicação melhorou com a invenção do telégrafo, telefone, rádio e televisão. O final do século 19 e o início do século 20 testemunharam uma revolução no transporte com a invenção do avião e do automóvel.

O século 20 trouxe uma série de inovações. Na física, a descoberta da fissão nuclear levou tanto às armas nucleares quanto à energia nuclear. Os computadores foram inventados e posteriormente miniaturizados usando transistores e circuitos integrados. A tecnologia da informação posteriormente levou ao nascimento da Internet na década de 1980, que deu início à atual Era da Informação. Os humanos começaram a explorar o espaço com satélites (final dos anos 1950, mais tarde usados ​​para telecomunicações) e em missões tripuladas (1960) indo até a lua. Na medicina, essa era trouxe inovações como cirurgia de coração aberto e, posteriormente, terapia com células-tronco, juntamente com novos medicamentos e tratamentos.

Técnicas e organizações complexas de fabricação e construção são necessárias para fazer e manter algumas das tecnologias mais novas, e setores inteiros surgiram para apoiar e desenvolver gerações sucessivas de ferramentas cada vez mais complexas. A tecnologia moderna depende cada vez mais de treinamento e educação - seus projetistas, construtores, mantenedores e usuários geralmente exigem um treinamento geral e específico sofisticado. Além disso, essas tecnologias se tornaram tão complexas que campos inteiros se desenvolveram para apoiá-las, incluindo engenharia, medicina e ciência da computação, e outros campos se tornaram mais complexos, como construção, transporte e arquitetura.

Tecnicismo

Geralmente, o tecnicismo é a crença na utilidade da tecnologia para melhorar as sociedades humanas. Levado ao extremo, o tecnicismo "reflete uma atitude fundamental que busca controlar a realidade, para resolver todos os problemas com o uso de métodos e ferramentas científico-tecnológicas." Em outras palavras, os seres humanos algum dia serão capazes de dominar todos os problemas e possivelmente até mesmo controlar o futuro usando a tecnologia. Alguns, como Stephen V. Monsma, [58] conectam essas idéias à abdicação da religião como uma autoridade moral superior.

Otimismo

Suposições otimistas são feitas por defensores de ideologias como o transumanismo e o singularitarismo, que veem o desenvolvimento tecnológico como geralmente tendo efeitos benéficos para a sociedade e a condição humana. Nessas ideologias, o desenvolvimento tecnológico é moralmente bom.

Os transumanistas geralmente acreditam que o objetivo da tecnologia é superar barreiras e que o que comumente chamamos de condição humana é apenas mais uma barreira a ser superada.

Singularitarians acreditam em algum tipo de "mudança acelerada" que a taxa de progresso tecnológico acelera à medida que obtemos mais tecnologia, e que isso culminará em uma "Singularidade" após a inteligência artificial geral ser inventada em que o progresso é quase infinito, daí o termo. As estimativas para a data desta Singularidade variam, [59] mas o proeminente futurista Ray Kurzweil estima que a Singularidade ocorrerá em 2045.

Kurzweil também é conhecido por sua história do universo em seis épocas: (1) a época física / química, (2) a época da vida, (3) a época humana / cerebral, (4) a época da tecnologia, (5) a época da inteligência artificial e (6) época da colonização universal. Ir de uma época para a outra é uma Singularidade por si só, e um período de aceleração a precede. Cada época leva um tempo mais curto, o que significa que toda a história do universo é um evento gigante de Singularidade. [60]

Alguns críticos vêem essas ideologias como exemplos de cientificismo e tecno-utopismo e temem a noção de aprimoramento humano e singularidade tecnológica que eles sustentam. Alguns descreveram Karl Marx como um tecno-otimista. [61]

Ceticismo e críticas

Do lado um tanto cético estão certos filósofos como Herbert Marcuse e John Zerzan, que acreditam que as sociedades tecnológicas são inerentemente falhas. Eles sugerem que o resultado inevitável de tal sociedade é se tornar cada vez mais tecnológica à custa da liberdade e da saúde psicológica.

Muitos, como os Luditas e o proeminente filósofo Martin Heidegger, mantêm sérias, embora não inteiramente, reservas deterministas sobre a tecnologia (ver "The Question Concerning Technology" [62]). De acordo com os estudiosos de Heidegger Hubert Dreyfus e Charles Spinosa, "Heidegger não se opõe à tecnologia. Ele espera revelar a essência da tecnologia de uma forma que 'de forma alguma nos confina a uma compulsão estultificada de avançar cegamente com a tecnologia ou, o que vier a acontecer a mesma coisa, rebelar-se impotentemente contra isso. ' Na verdade, ele promete que 'quando uma vez nos abrimos expressamente para a essência da tecnologia, nos vemos inesperadamente levados a uma reivindicação libertadora'. [63] O que isso acarreta é uma relação mais complexa com a tecnologia do que tanto os tecno-otimistas quanto os tecno-pessimistas tendem a permitir. " [64]

Algumas das críticas mais pungentes da tecnologia são encontradas no que agora são considerados clássicos literários distópicos, como Aldous Huxley Admirável Mundo Novo, Anthony Burgess's Laranja mecânicae de George Orwell Mil novecentos e oitenta e quatro. Na casa de Goethe Fausto, Fausto vendendo sua alma ao diabo em troca de poder sobre o mundo físico também é frequentemente interpretado como uma metáfora para a adoção de tecnologia industrial. Mais recentemente, obras modernas de ficção científica, como as de Philip K. Dick e William Gibson e filmes como Blade Runner e Fantasma na Concha projetar atitudes altamente ambivalentes ou cautelosas em relação ao impacto da tecnologia na sociedade e identidade humanas.

O falecido crítico cultural Neil Postman distinguiu as sociedades usuárias de ferramentas das sociedades tecnológicas e daquilo que ele chamou de "tecnopólios", sociedades que são dominadas pela ideologia do progresso científico e tecnológico para a exclusão ou dano de outras práticas culturais, valores e Visualizações. [65]

Darin Barney escreveu sobre o impacto da tecnologia nas práticas de cidadania e cultura democrática, sugerindo que a tecnologia pode ser interpretada como (1) um objeto de debate político, (2) um meio ou meio de discussão e (3) um ambiente para deliberação democrática e cidadania. Como cenário para a cultura democrática, Barney sugere que a tecnologia tende a tornar as questões éticas, incluindo a questão de em que consiste uma vida boa, quase impossíveis porque já dão uma resposta à questão: uma vida boa é aquela que inclui o uso de cada vez mais tecnologia. [66]

Nikolas Kompridis também escreveu sobre os perigos das novas tecnologias, como engenharia genética, nanotecnologia, biologia sintética e robótica. Ele alerta que essas tecnologias trazem novos desafios sem precedentes ao ser humano, incluindo a possibilidade de alteração permanente de nossa natureza biológica. Essas preocupações são compartilhadas por outros filósofos, cientistas e intelectuais públicos que escreveram sobre questões semelhantes (por exemplo, Francis Fukuyama, Jürgen Habermas, William Joy e Michael Sandel). [67]

Outro crítico proeminente da tecnologia é Hubert Dreyfus, que publicou livros como Na internet e O que os computadores ainda não podem fazer.

Um tratado anti-tecnológico mais famoso é Sociedade Industrial e Seu Futuro, escrito pelo Unabomber Ted Kaczynski e impresso em vários jornais importantes (e livros posteriores) como parte de um esforço para encerrar sua campanha de bombardeio da infraestrutura tecno-industrial. Existem também subculturas que desaprovam algumas ou a maioria das tecnologias, como os off-gridders autoidentificados. [68]

Tecnologia apropriada

A noção de tecnologia apropriada foi desenvolvida no século 20 por pensadores como E.F. Schumacher e Jacques Ellul para descrever situações em que não era desejável usar tecnologias muito novas ou que exigiam acesso a alguma infraestrutura centralizada ou peças ou habilidades importadas de outro lugar. O movimento das ecovilas surgiu em parte devido a essa preocupação.

Otimismo e ceticismo no século 21

Esta seção concentra-se principalmente nas preocupações americanas, mesmo que possa ser razoavelmente generalizado para outros países ocidentais.

A quantidade e qualidade inadequadas dos empregos americanos é um dos desafios econômicos mais fundamentais que enfrentamos. [. ] Qual é a ligação entre a tecnologia e este problema fundamental?

Em seu artigo, Jared Bernstein, pesquisador sênior do Center on Budget and Policy Priorities, [69] questiona a ideia generalizada de que a automação e, de forma mais ampla, os avanços tecnológicos contribuíram principalmente para esse crescente problema do mercado de trabalho. Sua tese parece ser uma terceira via entre o otimismo e o ceticismo. Essencialmente, ele defende uma abordagem neutra da ligação entre a tecnologia e as questões americanas relativas ao desemprego e à queda dos salários.

Ele usa dois argumentos principais para defender seu ponto. Em primeiro lugar, devido aos recentes avanços tecnológicos, um número crescente de trabalhadores está perdendo seus empregos. No entanto, a evidência científica falha em demonstrar claramente que a tecnologia deslocou tantos trabalhadores que criou mais problemas do que resolveu. Na verdade, a automação ameaça os trabalhos repetitivos, mas os trabalhos de ponta ainda são necessários porque complementam a tecnologia e os trabalhos manuais que "exigem flexibilidade, julgamento e bom senso" [70] permanecem difíceis de substituir por máquinas. Em segundo lugar, os estudos não mostraram ligações claras entre os avanços tecnológicos recentes e as tendências salariais das últimas décadas.

Portanto, de acordo com Bernstein, em vez de focar na tecnologia e em suas influências hipotéticas no atual aumento do desemprego americano e na queda dos salários, é preciso se preocupar mais com a "má política que falha em compensar os desequilíbrios na demanda, comércio, renda e oportunidades". [70]

Sistemas tecnológicos complexos

Thomas P. Hughes afirmou que, pelo fato de a tecnologia ter sido considerada um meio-chave para resolver problemas, precisamos estar cientes de seus caracteres complexos e variados para usá-la com mais eficiência. [71] Qual é a diferença entre uma roda ou uma bússola e máquinas de cozinha, como um forno ou fogão a gás? Podemos considerá-los todos, apenas uma parte deles, ou nenhum deles como tecnologias?

A tecnologia é freqüentemente considerada muito restrita de acordo com Hughes, "Tecnologia é um processo criativo que envolve a engenhosidade humana". [72] A ênfase desta definição na criatividade evita definições ilimitadas que podem incluir erroneamente "tecnologias" culinárias, mas também destaca o papel proeminente dos humanos e, portanto, suas responsabilidades para o uso de sistemas tecnológicos complexos.

No entanto, como a tecnologia está em toda parte e mudou dramaticamente as paisagens e as sociedades, Hughes argumenta que engenheiros, cientistas e gerentes sempre acreditaram que podem usar a tecnologia para moldar o mundo como quiserem. Freqüentemente, eles supõem que a tecnologia é facilmente controlável e essa suposição deve ser totalmente questionada. [71] Por exemplo, Evgeny Morozov desafia particularmente dois conceitos: "centrismo na Internet" e "solucionismo". [73] O centrismo da Internet se refere à ideia de que nossa sociedade está convencida de que a Internet é uma das forças mais estáveis ​​e coerentes. O solucionismo é a ideologia de que toda questão social pode ser resolvida graças à tecnologia e, principalmente, à internet. Na verdade, a tecnologia contém intrinsecamente incertezas e limitações. De acordo com a revisão de Alexis Madrigal da teoria de Morozov, ignorá-la levará a "consequências inesperadas que podem eventualmente causar mais danos do que os problemas que procuram resolver". [74] Benjamin R. Cohen e Gwen Ottinger também discutiram os efeitos multivalentes da tecnologia. [75]

Portanto, o reconhecimento das limitações da tecnologia e, mais amplamente, do conhecimento científico, é necessário - especialmente nos casos que tratam de questões de justiça ambiental e saúde. Ottinger continua com esse raciocínio e argumenta que o reconhecimento contínuo das limitações do conhecimento científico anda de mãos dadas com a nova compreensão dos cientistas e engenheiros de seu papel. Tal abordagem da tecnologia e da ciência "[exige] que os profissionais técnicos concebam seus papéis no processo de maneira diferente. [Eles devem se considerar] colaboradores na pesquisa e na solução de problemas, em vez de simplesmente provedores de informações e soluções técnicas." [76]

O uso de tecnologia básica também é uma característica de outras espécies animais além dos humanos. Isso inclui primatas como chimpanzés, [77] algumas comunidades de golfinhos, [78] e corvos. [79] [80] Considerando uma perspectiva mais genérica da tecnologia como etologia do condicionamento e controle ambiental ativo, também podemos nos referir a exemplos de animais como castores e suas mães, ou abelhas e seus favos de mel.

A capacidade de fazer e usar ferramentas já foi considerada uma característica definidora do gênero Homo. [81] No entanto, a descoberta da construção de ferramentas entre chimpanzés e primatas relacionados descartou a noção do uso da tecnologia como algo exclusivo dos humanos. Por exemplo, os pesquisadores observaram chimpanzés selvagens usando ferramentas para forrageamento: algumas das ferramentas usadas incluem esponjas de folhas, sondas de pesca de cupins, pilões e alavancas. [82] Os chimpanzés da África Ocidental também usam martelos de pedra e bigornas para quebrar nozes, [83] como fazem os macacos-prego de Boa Vista, Brasil. [84]

As teorias da tecnologia freqüentemente tentam prever o futuro da tecnologia com base na alta tecnologia e na ciência da época. Como acontece com todas as previsões do futuro, no entanto, a tecnologia é incerta.

Em 2005, o futurista Ray Kurzweil previu que o futuro da tecnologia consistiria principalmente em uma "Revolução GNR" sobreposta de genética, nanotecnologia e robótica, com a robótica sendo a mais importante das três. [85] Esta revolução futura foi explorada em filmes, romances e videogames, que previram a criação de muitas invenções, bem como previram eventos futuros. Essas invenções e eventos incluem uma simulação controlada pelo governo que resultou de avanços maciços da robótica, (The Matrix), uma sociedade que se livrou da procriação devido a melhorias na engenharia genética (Admirável Mundo Novo) e um estado policial imposto pelo governo usando datamining, nanobots e drones (Watch Dogs). Os humanos já deram alguns dos primeiros passos para alcançar a revolução GNR.

Descobertas recentes e engenhosidade nos permitiram criar robótica na forma de Inteligência Artificial, bem como na forma física de robôs. A inteligência artificial tem sido usada para vários fins, incluindo assistentes pessoais em um smartphone, o primeiro dos quais foi o Siri, lançado no iPhone 4s em 2011 pela Apple. [86] Alguns acreditam que o futuro da robótica envolverá uma 'inteligência não biológica superior à humana'. [87] Este conceito pode ser comparado ao de uma 'IA desonesta', uma Inteligência Artificial que ganhou autoconsciência e tenta erradicar a humanidade. Outros acreditam que o futuro envolverá servos de IA criando uma vida fácil e sem esforço para a humanidade, onde os robôs se tornaram a principal força de trabalho. Esse futuro compartilha muitas semelhanças com o conceito de obsolescência planejada; no entanto, a obsolescência planejada é vista como uma "estratégia de negócios sinistra". [88] Robôs controlados pelo homem, como drones, foram desenvolvidos para realizar tarefas como desarmamento de bombas e exploração espacial.Universidades como Harvard estão trabalhando para a invenção de robôs autônomos para serem usados ​​em situações que ajudem humanos, como robôs de cirurgia, robôs de busca e resgate e robôs de fisioterapia. [89]

A genética também foi explorada, com os humanos entendendo a engenharia genética até um certo grau. No entanto, a edição de genes é amplamente divisiva e geralmente envolve algum grau de eugenia. Alguns especularam sobre o futuro da engenharia humana para incluir 'super-humanos', humanos que foram geneticamente modificados para serem mais rápidos, fortes e com maior capacidade de sobrevivência do que os humanos atuais. Outros acham que a engenharia genética será usada para tornar os humanos mais resistentes ou completamente imunes a algumas doenças. [90] Alguns até sugerem que a 'clonagem', o processo de criação de uma cópia exata de um ser humano, pode ser possível por meio da engenharia genética.

Alguns acreditam que, nos próximos 10 anos, os humanos descobrirão a tecnologia dos nanorrobôs, enquanto outros acreditam que estamos a séculos de sua invenção. Os futuristas acreditam que a tecnologia dos nanobôs permitirá aos humanos 'manipular a matéria em escala molecular e atômica'. Essa descoberta pode abrir caminho para muitos avanços científicos e médicos, como a cura de novas doenças ou a invenção de tecnologias novas e mais eficientes. Também se acredita que os nanorrobôs podem ser injetados ou inseridos de outra forma dentro do corpo humano e substituir certas partes, mantendo os humanos saudáveis ​​por um período de tempo incrivelmente longo, ou combatendo até certo ponto a falência de órgãos.

A 'revolução GNR' traria uma nova era de tecnologia e avanços para a humanidade como nenhuma outra que foi vista antes.


10 experimentos científicos simples para crianças de 3 a 5 anos

Procurando por idade apropriada atividades de ciências para pré-escolares? Aqui estão um monte de idéias científicas divertidas adequadas para 3-5 anos velhos.

Teste a hipótese de seus filhos sobre o que aconteceria se pisassem em ovos crus. Eles vão adorar este! De Alojar Uma Floresta.

Explore como as plantas “bebem” com este experimento que mostra a água movendo-se através de uma folha. De Buggy e Buddy.

Você pode encher um balão com uma combinação de refrigerante e doce. Tão legal! De Learn Play Imagine.

Óleo e água não se misturam, mas o que acontece quando você adiciona este ingrediente especial? De Play Trains.

Explicar o conceito de pressão do ar para crianças em idade pré-escolar pode ser complicado, mas esse experimento fácil mostra isso perfeitamente! Do Blog de Atividades Infantis.

Como os caminhões de gelo derretem a neve após uma tempestade? Esta é uma grande demonstração. Do pai Artul.

Esta experiência explosiva com o saquinho é uma variação da reação clássica do bicarbonato de sódio e do vinagre e é super simples. De xícaras de café e giz de cera.

Explique aos seus filhos como as ondas sonoras funcionam com este experimento clássico. De nós fizemos isso.

Explodir leite é um dos experimentos científicos infantis mais divertidos e simples e você só precisa de três ingredientes de cozinha. De rir crianças aprendem.


2.5: Investigações Científicas - Biologia

O Exploratorium é mais do que um museu. Explore nossos recursos online para aprender em casa.

  • 4 a 6 livros (o suficiente para fazer 2 pilhas da mesma altura)
  • Um pacote de cartões de arquivo
  • 300 a 400 centavos (solto ou em rolos)
  • Tesoura

Faça 2 pilhas de livros com um intervalo de cerca de 10 cm entre elas. Certifique-se de que as pilhas tenham a mesma altura.

Coloque um cartão de arquivo sobre a lacuna entre os livros. Cerca de 1/2 polegada do cartão deve ser colocada em um livro em cada extremidade. Quantos centavos você acha que pode empilhar nesta ponte plana antes que ela caia na fenda-5? 10? 100? Experimente e veja o quão perto estava o seu palpite.

Como um golpe publicitário para uma empresa de papel, Lev Zetlin Associates projetou uma ponte de papel de tamanho normal que era forte o suficiente para suportar um carro!

Sem adicionar nada ao cartão de arquivo, tente tornar sua ponte mais forte. Como você poderia mudar um cartão de arquivo para torná-lo mais rígido? O que acontece se você dobrar o cartão ao meio? Se você fizer um arco? Que tal dobrar o cartão em pregas?

Faça uma ponte e teste-a para ver quantos centavos ela aguenta. Algumas de suas pontes podem conter alguns centavos antes de cair. Outros podem ser mais fortes, mas os centavos podem cair imediatamente. E algumas pontes provavelmente terão muito mais moedas de um centavo do que você imagina.

Quantos centavos minha ponte de cartão de arquivo pode conter?
Você pode descobrir que uma ponte de cartão de arquivo pode conter mais centavos do que você imagina! Aqui estão os resultados das pontes de cartão de arquivo que a equipe Science-at-Home construiu.

Um rolo de 50 centavos pesa 132 gramas - isso é um pouco mais de 41/2 onças.

Quantos tipos de pontes existem?
Você pode pensar que as pontes vêm em uma variedade infinita de formas. Mas se você for direto aos elementos estruturais de uma ponte, existem realmente apenas três tipos: vãos de viga, vãos de arco e vãos de suspensão.

O tipo mais simples de ponte é uma ponte em viga. Um tronco que caiu sobre um rio forma uma ponte em viga. O mesmo acontece com uma tábua colocada sobre uma poça, ou uma barra de aço colocada sobre um corpo de água, ou uma ficha de arquivo colocada sobre dois livros. Uma ponte em viga depende da rigidez do material de construção. Se o tronco do rio afundar, não é uma ponte muito boa.

Arcos são características comuns em edifícios desde 1.000 a.C., mas eles não apareceram em pontes por outros mil anos. As estradas romanas, construídas no auge do poder do Império Romano, eram freqüentemente sustentadas por arcos de pedra.

As pontes suspensas, como a Golden Gate Bridge em São Francisco, contam com um cabo ou corda para seu suporte. Cada extremidade do cabo ou corda deve ser ancorada à margem - amarrada a uma árvore, uma pedra ou (nas pontes suspensas modernas) a um bloco maciço de concreto chamado de ancoragem. O cabo ou corda puxa as âncoras, mas contanto que não se movam e o cabo ou corda não se solte, a ponte é estável.

Que tipo de pontes posso fazer com meus cartões de arquivo?
Usando apenas seu cartão de arquivo, você pode fazer dois dos três tipos diferentes de pontes. Quando você coloca um cartão de arquivo em dois livros - mesmo se você tiver dobrado o cartão em pregas primeiro - você fez uma ponte de viga simples. Se você cortar os slots no cartão, prender as abas sob as bordas das capas dos livros e empurrar os livros ligeiramente juntos, você fará uma ponte em arco. Ainda não descobrimos como fazer uma ponte pênsil com um cartão de arquivo, no entanto. Se você descobrir uma maneira de fazer isso, entre em contato conosco!




Esta e dezenas de outras atividades interessantes estão incluídas nos livros do Exploratorium Science Explorer, disponíveis para compra em nossa loja online.

Publicado pela Owl Books,
Henry Holt & amp Company, Nova York,
1996 e 1997


Mais fortes juntos: como os filamentos de proteína interagem

Assim como o esqueleto e os músculos movem o corpo humano e mantêm sua forma, todas as células do corpo são estabilizadas e movidas por um esqueleto celular. Ao contrário do nosso esqueleto, este esqueleto celular é uma estrutura muito dinâmica, em constante mudança e renovação. Consiste em diferentes tipos de filamentos de proteínas, que incluem filamentos intermediários e microtúbulos. Agora, uma equipe de pesquisa da Universidade de G & oumlttingen é a primeira a ter sucesso em observar uma interação direta entre microtúbulos e filamentos intermediários fora da célula, e também em medir quantitativamente essa interação. Os resultados do estudo foram publicados em Nature Communications.

Os microtúbulos são filamentos dinâmicos que crescem e encolhem constantemente e, dessa forma, são responsáveis ​​por muitos processos importantes nas células. A equipe de pesquisa observou que os filamentos intermediários estabilizam os microtúbulos: quando os filamentos intermediários são adicionados aos microtúbulos, o encolhimento é suprimido e, assim, a vida útil dos microtúbulos é estendida. Para investigar se isso é realmente devido a interações diretas entre os dois filamentos, um único microtúbulo foi posicionado cruzado com um único filamento intermediário.

A Dra. Laura Schaedel, que compartilha a primeira autoria da publicação com Charlotta Lorenz (estudante de doutorado no Instituto de Física de Raios-X da Universidade de G & oumlttingen), explica: "O filamento intermediário foi 'puxado' sobre o microtúbulo como um arco sobre um corda de violino. " Lorenz acrescenta: "Isso permite que os dois filamentos se liguem. No entanto, essa ligação é quebrada novamente pouco depois devido à tração. O processo de 'separação' fornece informações sobre a força da ligação." O professor Stefan Klumpp do Instituto de Dinâmica de Sistemas Complexos da Universidade G & oumlttingen, que liderou o projeto junto com a professora Sarah K & oumlster do Instituto de Física de Raios-X, afirma: "Além disso, usamos modelos e simulações para mostrar que o a interação leva à estabilização. " A estabilização de microtúbulos dinâmicos pode ser uma questão importante para células biológicas, por exemplo, para regular sua estabilidade local. "As interações que observamos são importantes porque permitem uma melhor compreensão dos processos celulares", diz K & oumlster.

Esses resultados são, por sua vez, relevantes para a compreensão de muitos outros processos, como aqueles envolvidos em células doentes. O novo método para fazer medições diretas da interação real de dois biopolímeros diferentes também pode ser aplicado a outros filamentos de proteínas, bem como a fibras não biológicas.


A verdadeira prática da ciência

Os métodos de pesquisa científica fazem parte da prática por meio da qual as questões podem ser abordadas cientificamente. Todos esses métodos produzem dados que estão sujeitos a análise e interpretação e levam a ideias na ciência, como hipóteses, teorias e leis. As ideias científicas são desenvolvidas e divulgadas através da literatura, onde indivíduos e grupos podem debater as interpretações e o significado dos resultados. Por fim, à medida que várias linhas de evidência adicionam peso a uma ideia, ela se torna parte integrante do corpo de conhecimento que existe na ciência e realimenta o processo de pesquisa. A Figura 5 fornece uma visão geral gráfica dos materiais que desenvolvemos para explicar a prática real da ciência, e os elementos-chave são descritos a seguir.

Figura 5: Uma visão geral gráfica de nossos módulos que detalham como a ciência é praticada - vários métodos de pesquisa são influenciados por muitos fatores, e o processo tem ciclos de feedback que levam a novas ideias e estudos de pesquisa.
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A Comunidade Científica: Cientistas (veja nosso módulo de Cientistas e Comunidade Científica) baseiam-se em seus antecedentes, experiências e até mesmo preconceitos ao decidir sobre os tipos de questões que buscam e os métodos de pesquisa que empregam, e são apoiados em seus esforços por instituições científicas e a comunidade em que trabalham (veja nosso módulo de Instituições e Sociedades Científicas). A natureza humana torna impossível para qualquer cientista ser completamente objetivo, mas um aspecto importante da pesquisa científica é que os cientistas estão abertos a qualquer resultado potencial. A ciência enfatiza o uso de múltiplas linhas de evidência para verificar a objetividade de cientistas individuais e da comunidade em geral. A pesquisa é repetida, vários métodos são usados ​​para investigar o mesmo fenômeno e os cientistas relatam esses métodos e suas interpretações ao publicar seus trabalhos. Assegurar a objetividade dos dados e da interpretação é parte integrante da cultura da ciência. Essas práticas comuns unem uma comunidade científica composta por indivíduos e instituições que se dedicam ao avanço da ciência. Rowland, Molina, Lovelock e Crutzen foram guiados por seus interesses pessoais e apoiados por suas respectivas instituições. Por exemplo, além de seu trabalho com CFCs, James Lovelock é creditado por propor a hipótese de Gaia de que todas as coisas vivas e não vivas do planeta interagem umas com as outras como um grande organismo único. Essa perspectiva influenciou seu interesse em observar o movimento de grandes massas de ar ao redor do globo, trabalho que foi apoiado por fundos da Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA).

Dados: Ciência é uma forma de compreender o mundo que nos rodeia e que se baseia no princípio de coleta e análise de dados (veja nosso módulo Análise e Interpretação de Dados). Em contraste, antes da popularização da ciência, as explicações filosóficas dos fenômenos naturais com base no raciocínio em vez de dados eram comuns, e isso levou a uma série de idéias sem suporte, muitas das quais se mostraram incorretas. Por exemplo, além de suas idéias sobre a visão, o filósofo grego Empédocles também raciocinou que, como a maioria dos animais é quente ao toque, eles devem conter fogo dentro deles (veja nosso módulo Estados da Matéria). Em contraste, a conclusão inicial da presença de um buraco na camada de ozônio estratosférico foi baseada em anos de dados coletados por cientistas do British Antarctic Survey. A quantidade de incerteza e erro (consulte nosso módulo de Incerteza, Erro e Confiança) associada a esses dados também era crítica - um pequeno erro nas unidades Dobson teria feito o buraco aparentemente desaparecer. Usando métodos estatísticos (veja nosso módulo Estatística na Ciência) e técnicas de visualização de dados (veja nosso módulo Usando Gráficos e Dados Visuais na Ciência) para analisar dados, os cientistas do BAS utilizaram sua própria experiência e conhecimento para interpretar esses dados, demonstrando que o "buraco" foi mais do que uma mudança natural e sazonal nos níveis de ozônio.

Idéias em ciência: A pesquisa científica contribui para o corpo de conhecimento científico, mantido em registro na literatura científica (consulte nosso módulo Utilizando a Literatura Científica) para que os futuros cientistas possam aprender com o trabalho anterior. A literatura não contém simplesmente um registro de todos os dados que os cientistas coletaram: também inclui as interpretações dos cientistas sobre esses dados. Para expressar suas ideias, os cientistas propõem hipóteses para explicar as observações. Por exemplo, depois de observar, coletar e interpretar dados, Lovelock formulou a hipótese de que os CFCs poderiam ser usados ​​por meteorologistas como marcadores benignos do movimento de grandes massas de ar. Embora Lovelock estivesse correto em sua previsão de que os CFCs poderiam ser usados ​​para rastrear o movimento do ar, pesquisas posteriores mostraram que eles não são benignos. Essa hipótese foi apenas uma evidência que Molina e Rowland usaram para formar sua teoria da destruição da camada de ozônio. Teorias científicas (veja nosso módulo Teorias, Hipóteses e Leis) são ideias que foram mantidas sob escrutínio e são apoiadas por várias linhas de evidência. A teoria da destruição do ozônio é baseada nos resultados de todos os estudos descritos acima, não apenas no trabalho de Lovelock. Ao contrário das hipóteses, que podem ser de natureza tênue, as teorias contam com várias linhas de evidência e, portanto, são duráveis. Ainda assim, as teorias podem mudar e ser refinadas à medida que novas evidências e análises venham à luz. Por exemplo, em 2007, um grupo de cientistas da NASA relatou resultados experimentais mostrando que o peróxido de cloro, um composto formado quando os CFCs são transportados para a estratosfera e que participa da destruição do ozônio, tem uma taxa de reação mais lenta na presença de luz ultravioleta do que pensado anteriormente (Pope et al., 2007). O trabalho de Pope e seus colegas não contesta a teoria da destruição do ozônio, mas sugere que algumas modificações podem ser necessárias em termos das taxas de reação usadas nos modelos de química atmosférica.

Apesar do fato de que diferentes cientistas usam métodos diferentes, eles podem facilmente compartilhar resultados e se comunicar uns com os outros por causa da linguagem comum que se desenvolveu para apresentar e interpretar dados e construir ideias. Essas características compartilhadas permitem que estudos tão díspares quanto a química atmosférica, a biologia vegetal e a paleontologia sejam agrupados sob o título de "ciência". Embora um cientista praticante em qualquer uma dessas disciplinas exija um conhecimento factual muito especializado para conduzir suas pesquisas, as grandes semelhanças na metodologia permitem que esse conhecimento seja compartilhado por muitas disciplinas.

Resumo

Os cientistas usam vários métodos para investigar o mundo natural e estes se interconectam e se sobrepõem, geralmente com resultados inesperados. Este módulo oferece uma visão geral dos métodos de pesquisa científica, processamento de dados e a prática da ciência. Ele discute mitos que muitas pessoas acreditam sobre o método científico e fornece uma introdução à nossa série de Métodos de Pesquisa.

Conceitos chave

A prática da ciência envolve muitos caminhos possíveis. A descrição clássica do método científico como um processo linear ou circular não captura adequadamente a natureza dinâmica, embora rigorosa, da prática.

Os cientistas usam vários métodos de pesquisa para coletar dados e desenvolver hipóteses. Esses métodos incluem experimentação, descrição, comparação e modelagem.

Os métodos de pesquisa científica são complementares quando várias linhas de evidência se apóiam independentemente umas às outras, as hipóteses são fortalecidas e a confiança nas conclusões científicas aumenta.


Assista o vídeo: Investigação Científica (Dezembro 2021).