Metode ilmiah atau
proses ilmiah merupakan proses ke
ilmuan untuk memperoleh
pengetahuan secara sistematis berdasarkan bukti fisis. Ilmuwan melakukan
pengamatan serta membentuk
hipotesis dalam usahanya untuk menjelaskan fenomena
alam.
Prediksi yang dibuat berdasarkan hipotesis tersebut diuji dengan melakukan
eksperimen. Jika suatu
hipotesis lolos uji berkali-kali, hipotesis tersebut dapat menjadi suatu
teori ilmiah.
Unsur metode ilmiah
Unsur utama metode ilmiah adalah pengulangan empat langkah berikut:
- Karakterisasi (pengamatan dan pengukuran)
- Hipotesis (penjelasan teoretis yang merupakan dugaan atas hasil pengamatan dan pengukuran)
- Prediksi (deduksi logis dari hipotesis)
- Eksperimen (pengujian atas semua hal di atas)
DNA/contoh
- Setiap langkah diilustrasikan dengan contoh dari penemuan struktur DNA:
- DNA/karakterisasi
- DNA/hipotesis
- DNA/prediksi
- DNA/eksperimen
- Contoh tersebut dilanjutkan pada tahap "Evaluasi dan pengulangan", yaitu DNA/pengulangan.
Karakterisasi
Metode ilmiah bergantung pada karakterisasi yang cermat atas subjek
investigasi. Dalam proses karakterisasi, ilmuwan mengidentifikasi
sifat-sifat utama yang relevan yang dimiliki oleh subjek yang diteliti.
Selain itu, proses ini juga dapat melibatkan proses penentuan (definisi)
dan pengamatan;
pengamatan yang dimaksud seringkali memerlukan
pengukuran dan/atau perhitungan yang cermat. Proses pengukuran dapat dilakukan dalam suatu tempat yang terkontrol, seperti
laboratorium, atau dilakukan terhadap objek yang tidak dapat diakses atau dimanipulasi seperti
bintang atau
populasi manusia. Proses pengukuran sering memerlukan peralatan ilmiah khusus seperti
termometer,
spektroskop, atau
voltmeter, dan kemajuan suatu
bidang ilmu biasanya berkaitan erat dengan penemuan peralatan semacam itu. Hasil pengukuran secara ilmiah biasanya ditabulasikan dalam
tabel, digambarkan dalam bentuk
grafik, atau di
petakan, dan diproses dengan perhitungan
statistika seperti
korelasi dan
regresi.
DNA/karakterisasi
ejarah penemuan struktur
DNA merupakan contoh klasik dari
empat tahap metode ilmiah: pada tahun
1950 telah diketahui bahwa
pewarisan genetik memiliki deskripsi matematis, diawali oleh penelitian
Gregor Mendel, namun mekanisme gen tersebut belumlah diketahui dengan jelas. Para peneliti di laboratorium
William Lawrence Bragg di
Universitas Cambridge membuat gambar-gambar
difraksi sinar-X atas berbagai macam
molekul. Berdasarkan susunan kimianya, dirasakan mungkin untuk mengkarakterisasikan struktur fisis DNA dengan gambar sinar-X.
Lihat: DNA 2
Karakterisasi
Metode ilmiah bergantung pada karakterisasi yang cermat atas subjek
investigasi. Dalam proses karakterisasi, ilmuwan mengidentifikasi
sifat-sifat utama yang relevan yang dimiliki oleh subjek yang diteliti.
Selain itu, proses ini juga dapat melibatkan proses penentuan (definisi)
dan pengamatan;
pengamatan yang dimaksud seringkali memerlukan
pengukuran dan/atau perhitungan yang cermat. Proses pengukuran dapat dilakukan dalam suatu tempat yang terkontrol, seperti
laboratorium, atau dilakukan terhadap objek yang tidak dapat diakses atau dimanipulasi seperti
bintang atau
populasi manusia. Proses pengukuran sering memerlukan peralatan ilmiah khusus seperti
termometer,
spektroskop, atau
voltmeter, dan kemajuan suatu
bidang ilmu biasanya berkaitan erat dengan penemuan peralatan semacam itu. Hasil pengukuran secara ilmiah biasanya ditabulasikan dalam
tabel, digambarkan dalam bentuk
grafik, atau di
petakan, dan diproses dengan perhitungan
statistika seperti
korelasi dan
regresi. Pengukuran dalam karya ilmiah biasanya juga disertai dengan estimasi
ketidakpastian
hasil pengukuran tersebut. Ketidakpastian tersebut sering diestimasikan
dengan melakukan pengukuran berulang atas kuantitas yang diukur
DNA/hipotesis
- Sebagai contoh, dalam usaha untuk menentukan struktur DNA, Francis Crick dan James Watson menghipotesiskan bahwa molekul tersebut memiliki struktur heliks: dua spiral yang saling memilin. Linus Pauling yang baru akan melakukan studi serius terhadap molekul tersebut menghipotesiskan struktur heliks ganda tiga. Lihat: DNA 1|...DNA 3
Prediksi dari hipotesis
Hipotesis yang berguna akan memungkinkan
prediksi berdasarkan
deduksi. Prediksi tersebut mungkin meramalkan hasil suatu
eksperimen dalam laboratorium atau pengamatan suatu fenomena di alam. Prediksi tersebut dapat pula bersifat
statistik dan hanya berupa
probabilitas.
Hasil yang diramalkan oleh prediksi tersebut haruslah belum diketahui
kebenarannya (apakah benar-benar akan terjadi atau tidak). Hanya dengan
demikianlah maka terjadinya hasil tersebut menambah probabilitas bahwa
hipotesis yang dibuat sebelumnya adalah benar. Jika hasil yang
diramalkan sudah diketahui, hal itu disebut konsekuensi dan seharusnya
sudah diperhitungkan saat
membuat hipotesis.
Jika prediksi tersebut tidak dapat diamati, hipotesis yang mendasari
prediksi tersebut belumlah berguna bagi metode bersangkutan dan harus
menunggu metode yang mungkin akan datang. Sebagai contoh,
teknologi atau
teori baru boleh jadi memungkinkan eksperimen untuk dapat dilakukan.
DNA/prediksi
- Setelah Watson dan Crick menghipotesiskan bahwa DNA merupakan heliks ganda, Francis Crick memprediksikan bahwa gambar difraksi sinar-X DNA akan menunjukkan suatu bentuk huruf X. Lihat: DNA 1 | ...DNA 4
Eksperimen
Setelah prediksi dibuat, hasilnya dapat diuji dengan eksperimen. Jika
hasil eksperimen bertentangan dengan prediksi, maka hipotesis yang
sedak diuji tidaklah benar atau tidak lengkap dan membutuhkan perbaikan
atau bahkan perlu ditinggalkan. Jika hasil eksperimen sesuai dengan
prediksi, maka hipotesis tersebut boleh jadi benar namun masih mungkin
salah dan perlu
diuji lebih lanjut.
Hasil eksperimen tidak pernah dapat membenarkan suatu hipotesis,
melainkan meningkatkan probabilitas kebenaran hipotesis tersebut. Hasil
eksperimen secara mutlak bisa menyalahkan suatu hipotesis bila hasil
eksperimen tersebut bertentangan dengan prediksi dari hipotesis.
Bergantung pada prediksi yang dibuat, berupa-rupa eksperimen dapat
dilakukan. Eksperimen tersebut dapat berupa eksperimen klasik di dalam
laboratorium atau
ekskavasi arkeologis. Eksperimen bahkan dapat berupa mengemudikan
pesawat dari
New York ke
Paris dalam rangka menguji hipotesis
aerodinamisme
yang digunakan untuk membuat pesawat tersebut. Pencatatan yang detail
sangatlah penting dalam eksperimen, untuk membantu dalam pelaporan hasil
eksperimen dan memberikan bukti efektivitas dan keutuhan prosedur yang
dilakukan. Pencatatan juga akan membantu dalam reproduksi eksperimen.
DNA/eksperimen
- Ketika James Watson meneliti apa yang telah ditemukan Rosalind Franklin
pada gambar difraksi sinar-X DNA buatannya, Watson melihat bentuk huruf
X yang telah diprediksikan Crick sebagai struktur heliks. Lihat: DNA 1 | ...DNA/pengulangan
Evaluasi dan pengulangan
Proses ilmiah merupakan suatu proses yang iteratif, yaitu berulang. Pada
langkah yang manapun,
seorang ilmuwan mungkin saja mengulangi langkah yang lebih awal karena
pertimbangan tertentu. Ketidakberhasilan untuk membentuk hipotesis yang
menarik dapat membuat ilmuwan mempertimbangkan ulang subjek yang sedang
dipelajari. Ketidakberhasilan suatu hipotesis dalam menghasilkan
prediksi yang menarik dan teruji dapat membuat ilmuwan mempertimbangkan
kembali hipotesis tersebut atau definisi subjek penelitian.
Ketidakberhasilan eksperimen dalam menghasilkan sesuatu yang menarik
dapat membuat ilmuwan mempertimbangkan ulang metode eksperimen tersebut,
hipotesis yang mendasarinya, atau bahkan definisi subjek penelitian
itu. Dapat pula ilmuwan lain memulai penelitian mereka sendiri dan
memasuki proses tersebut pada tahap yang manapun. Mereka dapat
mengadopsi karakterisasi yang telah dilakukan dan membentuk hipotesis
mereka sendiri, atau mengadopsi hipotesis yang telah dibuat dan
mendeduksikan prediksi mereka sendiri. Sering kali eksperimen dalam
proses ilmiah tidak dilakukan oleh orang yang membuat prediksi, dan
karakterisasi didasarkan pada eksperimen yang dilakukan oleh orang lain.
DNA/pengulangan
- Watson dapat mendeduksikan struktur utama DNA dengan menggunakan model konkret bentuk fisik nukleotida yang menyusun DNA. Dia menggunakan acuan panjang ikatan kimia yang telah dideduksikan oleh Linus Pauling. Diawali dengan penemuan oleh James Watson dan Francis Crick tersebut, lahirlah bidang ilmu baru: biologi molekular. Lihat: DNA 1
No comments:
Post a Comment