Teoria

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Il termine teoria (dal greco theorein, composto da thea, "spettacolo" e horao, "osservo", ovvero "guardare uno spettacolo") indica, nel linguaggio comune, un'idea nata in base ad una qualche ipotesi, congettura, speculazione o supposizione, anche astratte rispetto alla realtà.

Secondo alcune fonti il termine era usato frequentemente dagli antichi greci nel senso di "guardare" un palcoscenico di teatro, cosa che potrebbe spiegare perché a volte la parola teoria è usata per qualcosa di provvisorio o in contrapposizione con la realtà.

A volte, soprattutto nel gergo giornalistico, quello che potrebbe essere definito come "teoria" viene impropriamente detto teorema (che in comune con "teoria" ha l'etimologia, ma il cui significato corretto è proposizione dimostrata con regole logiche a partire da assiomi); ad esempio "teorema Cosenza" o il "teorema accusatorio" sono in realtà insiemi di ipotesi.

Nella scienza, una teoria è un modello composto da un insieme interconnesso di ipotesi, enunciati e proposizioni con lo scopo, in genere, di spiegare fenomeni naturali, o più generalmente di formulare sistematicamente i principi di una disciplina filosofica o scientifica.

In fisica, il termine teoria indica tipicamente un complesso di equazioni matematiche derivate da un piccolo insieme di principi basilari, capace di predire il risultato degli esperimenti in una certa categoria di sistemi fisici. Ne è un esempio la "teoria elettromagnetica", che è in genere assunta come sinonimo di elettromagnetismo classico, i cui risultati possono essere derivati dalle equazioni di Maxwell.

Il termine teorico, se impiegato per descrivere un certo fenomeno, spesso implica che un risultato particolare è stato predetto da una teoria ma non è stato ancora osservato o confermato sperimentalmente. Per esempio, fino a poco tempo fa, i buchi neri erano considerati teorici. Non è insolito nella storia della fisica che una teoria faccia previsioni poi confermate dagli esperimenti.

Perché una certa teoria venga accettata, occorre in genere che essa produca un esperimento critico, cioè un esperimento il cui (corretto) risultato non può essere predetto da nessun'altra teoria.

Indice

1 Modelli
2 Tipi di teoria
3 Approfondimento delle teorie scientifiche
4 Caratteristiche
5 Matematica
6 Altri campi
7 Voci correlate e esempi
8 Altri progetti

[modifica] Modelli

Gli esseri umani costruiscono teorie per spiegare, predire e comprendere appieno vari fenomeni (per esempio oggetti inanimati, eventi, o il comportamento degli animali). In molti casi, si tratta di modelli della realtà. Una teoria fa delle generalizzazioni a partire da alcune osservazioni, e consiste di un insieme coerente e legato di idee.

Una teoria deve contenere un qualche elemento che possa essere verificato: per esempio, si può teorizzare che una mela cadrà se lasciata sospesa a mezz'aria, e quindi procedere con l'esperimento per vedere cosa succede. Molti scienziati, ma non tutti, sostengono che le credenze religiose non sono verificabili, e quindi non sono teorie, perché sono materia di fede.

Secondo Stephen Hawking, nel suo libro Dal big bang ai buchi neri. Breve storia del tempo, "una teoria è una buona teoria se soddisfa due condizioni: deve descrivere accuratamente un'estesa serie di osservazioni sulla base di un modello che contiene solo pochi elementi arbitrari, e deve fare predizioni precise riguardo ai risultati di osservazioni future". Egli prosegue dicendo "... tutte le teorie fisiche sono provvisorie, nel senso che sono solo ipotesi: non possono essere mai completamente provate. Non importa quante volte i risultati di un esperimento sono in accordo con una teoria, non si può mai essere completamente sicuri che la prossima volta i risultati non saranno in contraddizione con la teoria. D'altra parte, si può smentire una teoria con una sola osservazione che sia in contrasto con le predizioni della teoria".

Nel processo di verifica e di aggiornamento dei modelli si affina la descrizione perfezionando i modelli e si confrontano e si connettono le diverse leggi relative a fenomeni simili, costruendo gradualmente una rete di connessioni che, da un lato, rafforza la struttura del nostro sapere e, dall'altro, porta a mettere in luce quei concetti fondamentali dai quali è possibile dedurre, con i metodi della logica e della matematica, l'intera rete delle leggi relative a un dato ambito di studio; si costruiscono così le teorie.

[modifica] Tipi di teoria

Ci sono due tipi di teorie: una supposizione che non sia basata sulle osservazioni è conosciuta come congettura, mentre se è basata su delle osservazioni è un'ipotesi. La maggior parte delle teorie iniziano come ipotesi, ma molte ipotesi risultano false e non diventano teorie.

Una teoria è diversa da un teorema. La prima è un modello di eventi fisici, e non può essere provata a partire da assiomi di base. Il secondo è un'affermazione matematica che segue logicamente da un insieme di assiomi. Una teoria è inoltre differente da una legge fisica nel senso che la prima è un modello della realtà, mentre la seconda è una descrizione di ciò che si osserva.

Le teorie vengono essere accettate quando sono in grado di fare predizioni corrette ed evitare quelle sbagliate. Le teorie semplici e matematicamente eleganti tendono ad essere più considerate di quelle complesse. Le teorie che collegano tra loro un vasto assieme di fenomeni apparentemente slegati sono prese in considerazione più facilmente. Il processo di accettazione di una teoria, o di estensione di una teoria esistente, è parte del metodo scientifico.

Le teorie fondano su un numero limitato di leggi fondamentali, o principi, che devono costituire un insieme completo e sufficiente per la deduzione puramente matematica delle leggi, incluse quelle che sono ricavate inizialmente in maniera puramente empirica, dalle sole analisi e correlazione dei dati osservazionali. Le teorie non sono quindi costruzioni astratte ma si appoggiano fortemente sull'osservazione e con l'osservazione devono venire validate, in particolare controllando le previsioni che esse consentono di fare. È profondamente sbagliato pensare alle teorie come a costruzioni avulse dalla realtà dell'osservazione e a questa contrapposte: in fisica si sviluppa una conoscenza empirica, non teorie metafisiche. Basta una sola previsione non verificata per richiedere una profonda revisione, se non l'abbandono di una teoria. Cosa che si è verificata diverse volte nella storia della fisica, anche a livello globale, per esempio in seguito all'introduzione della teoria della relatività generale.

[modifica] Approfondimento delle teorie scientifiche

Una teoria scientifica è un modello o un insieme di modelli che spiegano i dati osservativi a disposizione, e che offrono predizioni che possono essere verificate. Nella scienza, una teoria non può essere mai completamente provata, perché non è possibile assumere che conosciamo tutto ciò che c'è da conoscere (compresi eventuali elementi che potrebbero screditare la teoria). Invece, le teorie che spiegano le osservazioni vengono accettate finché un'altra osservazione non è in disaccordo con esse. In tal caso, la teoria incriminata viene eliminata del tutto oppure, se possibile, cambiata leggermente per poter comprendere l'osservazione.

Esempi di teorie che sono state rigettate sono l'evoluzione lamarkiana e la teoria geocentrica dell'Universo. Le osservazioni sono state sufficienti per dichiararle false, e teorie migliori hanno preso il loro posto.

[modifica] Caratteristiche

Nel linguaggio comune, la frase "È solo una teoria" può essere utilizzata per insinuare che teorie sgradite, come può essere in certi ambienti quella dell'evoluzione, non abbiano fondamento scientifico, ma una tale espressione deriva solo dalla confusione sui diversi significati di teoria ed ipotesi. Nella scienza, un insieme di descrizioni e modelli è chiamato teoria solo se ha una solida base empirica, e cioè:

è consistente con un'eventuale teoria precedente, dove questa è stata sperimentalmente verificata, ma mostrerà che questa è sbagliata comunque,
è supportata da diversi tipi di evidenza piuttosto che da una sola, aumentando la probabilità che sia almeno una buona approssimazione della verità,
è sopravvissuta a molti test critici che avrebbero potuto invalidarla,
fa delle previsioni che potrebbero un giorno invalidarla, se avverate (ossia è falsificabile) e
è la spiegazione migliore conosciuta, nel senso del rasoio di Occam, tra l'infinita varietà di spiegazioni alternative degli stessi dati.

Queste condizioni sono soddisfatte dalle teorie normalmente utilizzate, come l'evoluzione, la relatività ristretta e generale, la meccanica quantistica (con un minimo di interpretazione), la tettonica a placche, eccetera.

[modifica] Matematica

In matematica, il termine "teoria" è solitamente utilizzato informalmente per indicare certi ambiti della conoscenza matematica. Solitamente tali ambiti comprendono assiomi, definizioni, teoremi e tecniche computazionali correlati tra di loro dal punto di vista concettuale e di tradizione. Alcuni tipici esempi sono la teoria dei gruppi, la teoria degli insiemi, la teoria dei grafi, la teoria dei campi.

Tuttavia, il termine ha anche un significato specifico nell'ambito della logica matematica e della teoria dei modelli. Si dice teoria in tale senso un insieme di enunciati in un dato linguaggio formale che sia chiuso rispetto a determinate regole di inferenza. In particolare, una teoria assiomatica consiste in assiomi (e/o schemi di assiomi) e regole di inferenza. Si dice teorema un enunciato derivabile dagli assiomi dati tramite le regole di inferenza.

Alcune di tali teorie provengono dalla modellizzazione di fenomeni osservati, e i teoremi che si riesce a dimostrare forniscono soluzioni a problemi reali. Esempi evidenti ne sono l'aritmetica (che formalizza il concetto di numero), la geometria (concetto di spazio) e la probabilità (concetti di casualità ed aspettativa).

Il teorema di incompletezza di Gödel dimostra che non esiste nessuna teoria consistente e ricorsivamente enumerabile sufficientemente potente da formalizzare il concetto di numeri naturali e capace di dimostrare la verità o falsità di qualsiasi enunciato nel proprio linguaggio. Questo significa che alcuni ambiti del sapere non possono essere formalizzati completamente come teorie matematiche. Ciononostante, questo limite non impedisce affatto l'impostazione di di teorie matematiche che formalizzano grosse fette della conoscenza scientifica.

[modifica] Altri campi

Il termine "teorie" non è utilizzato solo nelle scienze, ma in ogni campo di studio e ricerca, dalla filosofia alla musicologia alla storia della letteratura.

Sfortunatamente, l'uso del termine non è esattamente definito, e si presta a sfumature notevoli di significato; ad esempio con teoria si può intendere un ambito di ricerca consolidato così come un'ipotesi o una congettura interessante ma tutto sommato priva di reali argomenti a favore (questo è ad esempio ciò che molti rinfacciano ai sostenitori della teoria delle stringhe o più in generale delle cosiddette teorie del tutto).

Alcuni esempi di ambiti non scientifici in cui si utilizza il termine "teoria" sono la religione ed alcune pseudoscienze come l'astrologia e l'omeopatia.