Mètode Científic, Ciència i Conceptes Clau de l'Univers

El Mètode Científic: Etapes i Procés

1. Observació intel·ligent del nostre entorn

   Aquesta etapa acaba quan es detecta algun aspecte que es desconeix, és a dir, quan l'observador ha arribat al plantejament d'un problema que s'ha de resoldre, o la formulació d'una pregunta que cal contestar.

2. Establiment d'hipòtesis

   Consisteix a imaginar possibles respostes, és a dir, imaginar possibles models de funcionament que explicarien per què les coses són com aparentment semblen ser.

3. Elaboració d'experiments

   Aquesta etapa consisteix a dissenyar i fer una sèrie d'experiments que donin uns resultats que puguin servir per confirmar o descartar la hipòtesi inicial. Això implica que els resultats han de dependre d'una sola variable. En un experiment s'anomena variable independent la que determina l'investigador, i variable dependent, la que varia a conseqüència de l'anterior.

4. Anàlisi de resultats

   Aquesta etapa consisteix en la recollida de resultats, en l'estudi estadístic dels resultats i en la valoració de la importància relativa que tenen respecte a la resolució del problema plantejat.

5. Conclusions

   Consisteix en la interpretació del significat dels resultats respecte a l'acceptació o no de la hipòtesi plantejada.

Les Característiques del Mètode Científic

• El seu objectiu no és la recerca de la veritat com fa la filosofia o la religió. La ciència busca la coherència i l'explicació de les observacions.
• No es regeix pel principi d'autoritat; cap persona determina la validesa d'una teoria o llei pel seu prestigi o coneixement.
• Les experiències han de ser reproduïbles.
• Les teories i lleis científiques no són mai definitives.
• Diverses branques de la ciència solen avançar en el coneixement científic.

Definicions Clau

Ciència

Conjunt de coneixements aconseguits a través de l'estudi i la investigació que la humanitat té sobre el món físic. La ciència busca explicacions satisfactòries de la realitat i utilitza lleis o principis generals.

Tècnica

És l'aplicació de la ciència; resol d'una manera pràctica diferents qüestions científiques, aportant constantment noves eines i materials.

Ètica i Pràctica Tecnocientífica

La pràctica tecnocientífica ha d'estar sotmesa a la reflexió ètica i al control social, ja que pot plantejar dilemes ètics i socials molt importants.

Rigor Científic

És el requisit pel qual totes les afirmacions científiques que es formulen han d'estar justificades i s'han de correlacionar lògicament.

Mètode Hipoteticodeductiu: Procés

1. S'observa la realitat a estudiar i es formula el problema que es vol investigar.
2. Es formula una hipòtesi.
3. Es dedueixen les conseqüències de la hipòtesi.
4. Es rebutja o s'accepta la hipòtesi.
5. Finalment, els investigadors presenten els seus resultats a la comunitat científica perquè s'aprovi.

Pseudociència

Pretén enganyosament presentar com a científics coneixements que no ho són. Usa un llenguatge aparentment científic i evita la justificació, exposant conclusions i resultats que no són reproduïbles.

Descobriments Científics Recents

• Genoma fosc: Regions de l'ADN que contenen instruccions per fer proteïnes.
• Aigua a Mart: S'ha obtingut suficient informació per afirmar que en aquest món veí hi va haver aigua.
• Microbioma: Concepte nou que representa el genoma col·lectiu de l'hoste i les criatures que hi viuen.
• Canvi climàtic: Les dades confirmen que el planeta s'està escalfant.

L'Univers i la Cosmologia

L'Univers és l'espai immens que inclou tot el que ens envolta: les galàxies, les estrelles, gas, pols còsmica i cossos planetaris. Actualment se sap que una gran part de la matèria de l'univers és invisible, anomenada matèria fosca.

Components Invisibles de l'Univers

Matèria Fosca

Matèria que no aconsegueix la densitat material mínima per formar àtoms. Com que no emet ni reflecteix prou radiació electromagnètica, no pot ser observada. S'estima que el 90% de la galàxia és matèria fosca i només el 10% és matèria observable.

Energia Fosca

De naturalesa desconeguda, és una energia similar a la gravitatòria, però de sentit contrari a aquesta. Es va descobrir l'any 1998.

Dimensions i Forma de l'Univers

Les dimensions de l'univers són tan grans que s'utilitza com a mesura l'any llum. Respecte a la seva forma, s'han proposat tres models: l'univers esfèric, l'hiperbòlic i l'univers pla (acceptat actualment).

Origen: El Big Bang

L'univers es va originar arran d'una gran explosió que es va produir fa uns 14.000 milions d'anys: el Big Bang. Després de l'explosió, la matèria es va expandir en totes les direccions en forma de gas i de pols còsmica.

Proves del Big Bang

L'efecte Doppler és el canvi de freqüència de les ones (sonores, lluminoses o d'altre tipus) quan l'emissor de les ones s'acosta o s'allunya de l'observador. Les ones de llum emeses per les galàxies presenten una desviació (s'allunyen de nosaltres), la qual cosa és una prova de l'expansió.

Galàxies

Agrupació d'estels, gasos i pols estel·lar. Els astrònoms calculen que el nombre aproximat de galàxies al nostre Univers deu ser d'uns centenars de milers de milions. Les galàxies s'agrupen per formar cúmuls galàctics.

Classificació de les Galàxies

• El·líptiques i lenticulars
• Espirals
• Espirals barrades
• Irregulars

La Via Làctia

Té forma d'espiral i conté uns 100.000 milions d'estels. El nostre sistema solar es troba en un dels braços de l'espiral, a uns 30.000 anys llum del centre i uns 20.000 anys llum de l'extrem.

Exemples de Galàxies Pròximes

• Andròmeda M31 (Galàxia en espiral): Es veu a simple vista des de la Terra. Es troba a uns 2,3 milions d'anys llum i és una de les galàxies més pròximes a nosaltres.
• El Gran Núvol de Magallanes: És una petita galàxia pròxima a la Via Làctia. Es troba a 180.000 anys llum de distància.

Col·lisió de Galàxies

Dues galàxies es poden col·lisionar. La galàxia més gran absorbeix la més petita gràcies a la seva força gravitatòria.

Les Nebuloses

Acumulació de gasos incandescents i pols còsmica. Per exemple, la nebulosa del Cigne es troba a 5.500 anys llum de la Terra i està formada per hidrogen molt calent.

Estrelles i la seva Evolució

Estrelles

L'estrella és un cos esfèric i lluminós, a l'interior del qual es produeixen reaccions nuclears. Estan compostes per gasos a temperatura molt elevada. Tenen colors diferents segons la temperatura de la seva superfície.

Col·lapse Gravitatori (Formació Estel·lar)

Procés que inclou:

1. Caiguda de la matèria cap al nucli.
2. Augment de xocs entre les partícules.
3. Augment de pressió i temperatura.
4. L'energia gravitatòria es transforma en energia interna i radiació.
5. La radiació provoca la lluminositat pròpia de l'estrella.

Les Supernoves

Una estrella de color vermell acaba la seva vida amb una explosió enorme i instantània. En esclatar, emet al seu voltant la major part de la massa en forma de gas i de pols. Les supernoves són esdeveniments poc comuns.

Forat Negre

Si després de convertir-se en una supernova, el seu nucli es col·lapsa i origina un objecte tan dens que ni tan sols la llum pot escapar del seu interior, es forma un forat negre.

El Sistema Solar

Es va formar fa uns 4.600 milions d'anys, inicialment a partir d'un núvol de gas i pols.

El Sol

Gira sobre si mateix en el sentit contrari al de les busques del rellotge i es desplaça a uns 220 km/s. Necessita 225 milions d'anys per donar una volta al centre de la galàxia.

Protuberàncies Solars

Són unes espícules de gas fines de més de 10.000 km d'alçada. Es formen a la cromosfera solar, una part de l'atmosfera solar.

Formació de la Terra

Al principi rebia molts impactes de meteorits. L'energia alliberada pels impactes va fondre la Terra. Els gasos despresos van formar l'atmosfera.

Formació de la Lluna

Es va formar a conseqüència de l'impacte d'un planeta menor amb la Terra primitiva. La col·lisió va desprendre a l'espai una enorme quantitat de materials, que es van anar agrupant per atracció gravitatòria fins a formar un nou astre: la Lluna.