METODA ILMIAH

Banyak perkembangan yang penting dalam IPA; seperti penemuan radioaktif oleh Henry Becquerel dan pinisilin oleh Alexander Fleming, yang terjadi karena adanya kecelakaan. Penemuan ini benar-benar merupakan bagian dari kejadian di atas, karena orang-orang yang terlibat telah belajar berpikir ilmiah dan menyadari bahwa mereka telah mengamati sesuatu yang baru dan menakjubkan.
Kemajuan dalam kimia, termasuk cabang IPA yang lain, biasanya bukan merupakan sesuatu yang menakjubkan, bila dibandingkan dengan penemuan Becquerel atau Fleming. Hal ini disebabkan oleh banyaknya waktu yang digunakan untuk melakukan penelitian yang sangat hati-hati dan mengikuti pendekatan yang lebih sistematis dengan menjawab pertanyaan-pertanyaan ilmiah. Pendekatan semacam ini dinamakan metoda ilmiah atau pendekatan ketrampilan proses.
Metoda ilmiah sebenarnya tidak lebih dari suatu pernyataan formal dari langkah-langkah yang diikuti sewaktu mengadakan pendekatan logis terhadap suatu masalah. Sebagai contoh, pertimbangkan bagaimana seorang teknisi televisi menangani reparasi sebuah TV yang rusak. Pertama, komponen yang rusak dikelompokkan melalui pengamatan suatu urutan uji coba. Kemudian komponen yang jelek diganti, dan akhirnya dicoba lagi untuk menguji apakah reparasi telah dilakukan dengan tepat.
Ketika kita menangani masalah dalam cabang-cabang IPA, umumnya kita melakukannya dengan cara yang sama. Langkah pertama dalam metoda ilmiah adalah pengamatan, yang merupakan tujuan dari eksperimen dimana Anda atau ilmuwan melakukannya di laboratorium. Gejala alam diamati dibawah kondisi yang terkontrol sehingga hasil eksperimen dapat diulang kembali. Informasi yang diperoleh dinamakan data dan dapat diklasifikasikan sebagai data kualitatif dan data kuantitatif.
Pengamatan secara kualitatif tidak berhubungan dengan bilangan. Sebagai contoh, ketika soda kue ditambahkan pada asam cuka, campuran mengeluarkan gelembung gas karena kedua zat bereaksi. Bagaimanapun juga, bila kita mengukur soda kue yang diperlukan untuk bereaksi dengan sejumlah asam cuka, kita dapat membuat pengamatan kuantitatif karena akan menghasilkan data bilangan. Pengukuran kuantitatif umumnya lebih berguna bagi ilmuwan dibanding pengamatan kualitatif, karena memberikan informasi lebih banyak.
Setelah sejumlah besar data telah dikumpulkan, dicari suatu cara untuk merangkum informasi yang dihasilkan secara singkat dan jelas. Untuk itu, perlu dilakukan klasifikasi. Pernyataan yang sesuai dengan tujuan ini dinamakan hukum. Hukum ini menunjukkan adanya sejumlah besar fakta eksperimen dan dapat membantu meramal hasil beberapa eksperimen yang tidak dilakukan. Misalnya, ketika gas hidrogen dan gas oksigen pada temperatur dan tekanan yang sama bereaksi membentuk air, selalu didapatkan bahwa dua volum hidrogen diperlukan untuk habis bereaksi dengan satu volum oksigen. Pernyataan sederhana ini adalah suatu hukum yang mengacu pada reaksi antara gas hidrogen dan gas oksigen. Bila kita mempunyai 5 cm3 gas oksigen, dapat diramalkan bahwa 10 cm3 gas hidrogen diperlukan agar habis bereaksi.
Suatu hukum mungkin dapat diekspresikan dalam suatu pernyataan sederhana, misalnya hukum yang baru saja dibahas sehubungan dengan reaksi hidrogen dengan oksigen. Meskipun demikian, ternyata lebih berguna mempunyai suatu hukum dalam bentuk persamaan, misalnya dapat diamati bahwa gaya tarik menarik antara partikel yang bermuatan positif berkurang, bila jarak pemisah bertambah. Hal ini dapat dinyatakan dengan lebih akurat oleh persamaan coulomb, yaitu sebagai berikut:

F = k q1q2/ r2

F = gaya, q = muatan, r = jarak, dan k = tetapan perbandingan.

Seperti yang telah diuraikan di atas, suatu hukum berkaitan dengan sejumlah besar informasi. Hukum tidak memberikan penjelasan mengapa alam menunjukkan gejala seperti itu. Sebagai manusia biasa, para ilmuwan juga merasa tidak puas dengan pernyataan sederhana dari fakta dan berusaha mencari penjelasan dari hasil pengamatannya. Jadi langkah kedua dalam metoda ilmiah adalah mencari penjelasan sementara, atau dinamakan hipotesis yang akan diuji memalui eksperimen. Bila hipotesis itu tidak menyangkal hasil eksperimen yang telah diulang, para ilmuwan mengembangkannya menjadi teori. Teori juga membantu untuk melakukan eksperimen baru dan diuji secara konstan. Bila melalui eksperimen ternyata suatu teori terbukti tidak benar, teori ini harus diganti dengan teori yang baru, atau sering dilakukan modifikasi, sehingga semua pengamatan eksperimental mungkin masih dapat digunakan. IPA terus berkembang melalui keadaan yang saling mempengaruhi antara teori dan eksperimen.
Perlu diketahui bahwa teori tidak mudah untuk dibuktikan kebenarannya. Biasanya, cara terbaik yang dapat dilakukan adalah mengurungkan niat untuk mencari suatu eksperimen yang menyangkal teori. Seorang ilmuwan harus selalu berhati-hati, tidak dibingungkan oleh teori dan fakta eksperimental. Pada waktu lampau, seringkali teori yang tidak benar telah diterima sebagai fakta, sehingga kemajuan IPA menjadi lambat.