Ipotesi

Un’ipotesi è un tentativo di spiegare qualche fenomeno o problema che può essere confermato dall’osservazione o dalla sperimentazione. Gli scienziati hanno bisogno di proporre ipotesi come possibili spiegazioni del problema che vogliono risolvere.

“È ciò che qualcuno pensa della realtà che sta investigando e che, poiché è incerto su di essa, deve verificare.”

Mario Tamayo y Tamayo in Investigación para jóvenes.

L’ipotesi è la proposizione che un dato fatto causerà un effetto finora sconosciuto. Sia la causa che l’effetto devono essere collegati in qualche modo logico, e derivare da una storia precedente.

Non tutte le ricerche richiedono la dichiarazione o la formulazione di ipotesi. Quando uno studio di ricerca non cerca di dimostrare qualcosa, non è necessaria alcuna ipotesi. Per esempio, se lo studio riguarda le caratteristiche fisiche degli adolescenti in una particolare scuola, è una ricerca descrittiva, senza bisogno di un’ipotesi.

Caratteristiche delle ipotesi

• Devono essere testabili: un’ipotesi deve essere dimostrabile con osservazioni e/o esperimenti. Per esempio, è possibile dimostrare una ricerca che ipotizza che l’aumento dell’assunzione di sale negli uomini tra i 40 e i 60 anni provochi un aumento della pressione sanguigna. D’altra parte, dire che il buco nero della Via Lattea aumenta la temperatura solare è difficile da dimostrare con gli strumenti e la tecnologia attuali.
• Può essere falsificabile: ciò significa che può essere respinto dall’esperimento. Un’ipotesi può essere vera o falsa; è attraverso la sperimentazione e la raccolta e l’analisi dei dati che possiamo concludere sulla veridicità dell’ipotesi.
• Deve essere specifica: le ipotesi generali, come “mangiare uova causa malattie cardiache”, non sono valide perché sono troppo ampie. In questo caso, non viene specificato né il tipo di uova, né la quantità o la frequenza; né la relazione tra il consumo di uova e la comparsa della malattia. Un’ipotesi migliore sarebbe “le persone tra i 60 e i 70 anni che consumano più uova di gallina a settimana avranno un aumento maggiore dei livelli di colesterolo nel sangue”.
• Devono essere oggettive: le ipotesi devono essere focalizzate sugli aspetti della realtà che vogliamo indagare; le nostre percezioni non devono farne parte. Per esempio, un ricercatore a cui piace molto il caffè può essere tentato di ipotizzare che il caffè migliori il benessere dell’umanità, il che non è né oggettivo né specifico.

Tipi di ipotesi

Ci sono diversi tipi di ipotesi secondo vari punti di vista. A seconda dell’obiettivo, troviamo ipotesi descrittive ed esplicative.

Ipotesi descrittive

Questi tipi di ipotesi cercano di descrivere la correlazione tra i fenomeni e non i motivi per cui si verificano. Esempi:

1. La percentuale di donne fumatrici è aumentata nell’ultimo decennio.
2. I fumatori hanno un rischio maggiore di problemi polmonari.
3. Le persone che consumano grandi quantità di sale hanno problemi di ipertensione.

Ipotesi esplicative

Quando siamo interessati a scoprire il perché degli eventi e la loro spiegazione, poniamo delle ipotesi esplicative. Esempi:

1. I livelli di stress più alti nelle donne portano a comportamenti di dipendenza come il fumo.
2. I composti nelle sigarette causano il malfunzionamento delle cellule polmonari.
3. Il cloruro di sodio fa contrarre le cellule muscolari nelle arterie.

Ipotesi nulla e ipotesi alternativa

I termini ipotesi nulla e ipotesi alternativa sono applicati nelle analisi statistiche quando si devono confrontare parametri tra popolazioni. In questo caso, l’ipotesi nulla si riferisce al fatto che non c’è differenza tra le popolazioni rispetto al parametro valutato, e l’ipotesi alternativa afferma che c’è una differenza.

E’ bene chiarire che l’ipotesi nulla non significa che sia sbagliata.

Come fare un’ipotesi

Un’ipotesi è una congettura che può essere testata e/o esaminata. Come tale dovrebbe essere espresso come un’affermazione o una proposizione nel modo più semplice possibile. Alcuni preferiscono esprimere le ipotesi nel formato “se A è presente, allora B accade”.

Quando abbiamo un’ipotesi dobbiamo sapere “cosa produce cosa”, cioè qual è la causa e qual è l’effetto. L’ipotesi presuppone che il fatto X produca l’effetto Y. Questi fatti sono ciò che conosciamo come variabili.

Per esempio, nell’ipotesi “le persone di 60-70 anni che consumano più uova di pollo alla settimana avranno un aumento maggiore dei livelli di colesterolo nel sangue”, le variabili sono il consumo di uova e il livello di colesterolo nel sangue.

In qualsiasi ipotesi la relazione tra causa ed effetto deve essere chiaramente indicata e almeno due fatti devono essere correlati.

Può esserci più di una ipotesi per un problema. Per esempio, se si vuole indagare il motivo della maggiore altezza degli adolescenti in un paese, si può ipotizzare la qualità e/o la quantità della dieta, la genetica dei genitori o l’attività fisica dei giovani.

Difficoltà nel formulare ipotesi

• Non conoscenza del quadro teorico: le ipotesi emergono dopo che il quadro teorico è stato stabilito, non prima.
• Ignoranza delle tecniche disponibili per testare le ipotesi: se non sappiamo come provare un’ipotesi vera o falsa, è difficile affermarla correttamente.

Importanza dell’ipotesi

• Orientamento e guida della ricerca: l’ipotesi stabilisce la direzione che la ricerca deve prendere.
• Relazione tra i fatti: l’ipotesi fornisce il primo abbozzo di come i fatti in esame possono essere correlati e perché si verificano.
• Collegamento tra teoria e realtà: l’ipotesi stabilisce la connessione tra ciò che vediamo nella realtà e la spiegazione teorica della realtà.
• Stimolazione della logica e della creatività: molte ipotesi sono state il frutto della creatività degli scienziati che hanno introdotto nuove idee basate su aspetti logici.

Vedi anche Cos’è la scienza

Esempi di ipotesi

Ecco alcuni esempi di ipotesi scientifiche.

Bevande zuccherate e cancro

L’aumento del consumo di bevande zuccherate negli ultimi decenni e il loro impatto sulle malattie metaboliche è ben noto. In uno studio basato sulla popolazione in Francia, è stato suggerito che questo aumento può anche essere legato a malattie oncologiche. L’ipotesi più in linea con questa ricerca sarebbe:

L’aumento del consumo di bevande zuccherate aumenta il rischio di sviluppare qualche forma di cancro.

In questo caso, l’ipotesi è di natura descrittiva in quanto non ha cercato di dimostrare perché lo zucchero potrebbe promuovere il cancro. In questo studio, 101.257 partecipanti di 18 anni e più sono stati selezionati e classificati secondo il loro consumo di bevande contenenti più del 5% di zucchero. Dopo 5 anni, sono stati analizzati i dati sul consumo di zucchero e l’insorgenza del cancro.

Popeye e gli spinaci

Per quelli di voi che non conoscono il cartone animato Popeye the sailor, era un marinaio la cui caratteristica particolare era di diventare più forte quando mangiava spinaci. In effetti, gli spinaci possiedono composti che in ratti e topi da esperimento migliorano l’attività fisica in questi animali.

Un gruppo di ricercatori in Germania ha ipotizzato che:

Il composto negli spinaci che funziona negli animali migliora anche l’attività fisica negli esseri umani.

L’ipotesi è stata testata integrando 22 atleti con il composto in questione per dieci settimane, e sono stati confrontati con altri 24 atleti che fungevano da controllo. Alla fine delle dieci settimane, si è osservato un aumento della massa muscolare e un miglioramento delle prestazioni fisiche, dimostrando che l’ipotesi era corretta.

La super colla delle lumache

Abbiamo visto come le lumache possono muoversi su terreni ruvidi, in pendenza e anche paralleli al terreno senza cadere. Questo grazie al muco che producono alla loro base. I ricercatori della Corea del Sud e degli Stati Uniti hanno ipotizzato che:

Creare un materiale con le proprietà del muco di lumaca agirà come un adesivo forte e reversibile.

Così hanno inventato un sistema idrogel polimerico a base di metacrilato che agisce come un super adesivo reversibile.

Vedi anche Problem statement.

Ipotesi importanti per l’umanità

Ci sono probabilmente milioni di ipotesi scientifiche, perché fin dai tempi antichi l’uomo ha cercato di spiegare i fenomeni che ha osservato. Ecco alcuni esempi di ipotesi scientifiche e come sono state corroborate.

L’ipotesi endosimbiotica

Lynn Sagan propose nel 1966 che le cellule eucariotiche hanno avuto origine dall’endosimbiosi tra procarioti con capacità fotosintetica e respiratoria in un ambiente prevalentemente aerobico. Così, un procariote aerobio (protomitocondrio) è entrato nel citoplasma di un microrganismo eterotrofo anaerobio.

La corroborazione di questa ipotesi si basa sulle caratteristiche particolari dei mitocondri e dei cloroplasti, organelli delle cellule eucariotiche che possiedono un proprio DNA.

Tettonica delle placche

Nel 1912 lo scienziato tedesco Alfred Wegener (1880-1930) propose il concetto di movimento delle placche continentali. Wegener suggerì che milioni di anni fa i continenti attuali erano uniti in un unico grande continente (Pangea), che poi si separò da ogni massa terrestre come i continenti che conosciamo oggi.

La base di questa ipotesi stava nelle linee costiere dell’America corrispondenti alle coste di Europa e Africa e nei fossili simili trovati tra questi continenti. La prova che questa ipotesi era corretta fu dimostrata negli anni ’60.

Virus Zika e microcefalia

La microcefalia è una condizione neurologica in cui il cervello di un bambino non si sviluppa completamente, facendo apparire la testa più piccola del normale. In Brasile, più di 8.000 casi sono stati segnalati tra novembre 2015 e giugno 2016, rappresentando un aumento allarmante di questo problema.

Più o meno nello stesso periodo, sono aumentate anche le infezioni da virus Zika. Questo virus appartiene alla stessa famiglia del virus della febbre gialla (Flaviviridae) ed è trasmesso all’uomo dalle zanzare. Tra le persone infettate dal virus Zika, il 20-25% sviluppa sintomi simili a quelli di un comune raffreddore o dell’influenza.

L’ipotesi iniziale suggeriva che i feti delle donne incinte infettate dal virus Zika possono essere a maggior rischio di microcefalia. I risultati di uno studio caso-controllo del 2016 hanno mostrato che 13 dei 32 neonati con microcefalia avevano prove di infezione con il virus, rispetto ai 62 neonati di controllo che erano privi di infezione, dimostrando l’associazione tra Zika e microcefalia.

Ipotesi di Riemann

I numeri primi hanno la proprietà che non possono essere espressi come prodotto di due numeri minori. Quando questi numeri primi appaiono tra i numeri naturali è difficile da determinare. Tuttavia, il matematico tedesco G,F.B. Riemann (1826-1866) propose un’equazione, chiamata funzione Zeta Riemann, che approssima la frequenza dei numeri primi.

Vedi anche Quadro teorico.