Metode
ilmiah atau proses ilmiah merupakan proses keilmuan 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:
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 bentukgrafik, atau dipetakan, dan
diproses dengan perhitungan statistika seperti korelasi dan regresi.
DNA/Karakterisasi
DNA/Karakterisasi
Sejarah
penemuan struktur DNA merupakan contoh klasik dari empat tahap metode ilmiah:
pada tahun 1950 telah diketahui bahwapewarisan 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-gambardifraksi sinar-X atas
berbagai macam molekul. Berdasarkan susunan kimianya, dirasakan mungkin untuk
mengkarakterisasikan struktur fisis DNA dengan gambar sinar-X. Lihat: DNA 2
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.
Prediksi dari hipotesis
Hipotesis
yang berguna akan memungkinkan prediksi berdasarkan deduksi. Prediksi tersebut
mungkin meramalkan hasil suatueksperimen 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 atauteori 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.
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 dariNew 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. Evaluasi dan Perulangan 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
