¿Qué es el método científico?
(Ricardo David Fernández Cruz)
Capítulo 1 de CIENCIA, y además lo entiendo!!!
Tal vez la primera cuestión a preguntarnos es ¿qué es la Ciencia? Una
respuesta simple sería, la actividad que hacen los científicos, sin embargo tal
contestación, nos deja en el mismo estado de desconocimiento que teníamos
anteriormente. La Ciencia Moderna es una de las actividades humanas, que se
ocupa de descubrir el comportamiento de muchos de los fenómenos que ocurren en
el mundo, ¿para qué? Podemos dar varias razones:
-Para satisfacer la curiosidad que
tenemos los seres humanos de conocer los fenómenos naturales, pero, a
diferencia de otros saberes, para la adquisición de este conocimiento, se
utiliza un procedimiento particular, conocido como “el método científico”. Con
él, los científicos realizan en general, el descubrimiento y la descripción de
los fenómenos, utilizando como principal medio de trabajo la experimentación.
Además se emiten hipótesis, y se desarrollan leyes y teorías, que tienen
generalmente un carácter temporal. Los conocimientos designados como teorías
científicas, no tienen naturaleza eterna e inmutable, y están sometidos de
continuo a revisión, lo que permite su confirmación, remodelación o
sustitución. En ocasiones, para que una teoría de una respuesta suficiente a
ciertas observaciones, es necesario ampliarla con algunos ajustes. Cuando ya no
pueda responder a las nuevas observaciones y nuevos datos experimentales, ha de
ser sustituida por otra teoría más amplia, que incluye como caso particular a
la anterior. La Ciencia es como un
edificio, en continua y perpetua construcción, donde las nuevas teorías se van
asentando encima de las anteriores, que le van sirviendo de soporte.
-Para emplear el conocimiento científico adquirido, en beneficio de la
humanidad, como una fuente de riqueza, mejorando nuestra salud, calidad de vida
y disminuir el esfuerzo en el trabajo. Esta finalidad se realiza mediante la
aplicación de los conocimientos científicos a fines prácticos, a través de la
Tecnología. En este apartado cabe señalar, que en la actualidad y a lo largo de
la Historia, se encuentran ejemplos que muestran, como los conocimientos
científicos no siempre han sido aplicados para el bien de la humanidad. Este
uso desafortunado, generalmente no es responsabilidad de los científicos, sino
de ciertos grupos de presión, que en ocasiones obligan a determinados
científicos a realizar aplicaciones tecnológicas, con finalidades poco
deseables. Existen numerosos ejemplos en la Historia de la Ciencia, de
científicos que se han negado a realizar aplicaciones prácticas de su saber,
que pudieran contribuir a perjudicar o incluso a la destrucción de seres
humanos.
-Para seguir proporcionando un mayor y
mejor conocimiento del universo, -consideramos con esta palabra el estudio de
cualquier objeto, sea grande o pequeño, próximo o lejano-. Se conoce esta
actividad, como investigación básica, operación que nunca debería detenerse,
aunque necesite inversiones económicas
importantes, pues sin duda es la herramienta que nos seguirá abriendo el
progreso en el futuro.
Finalmente queremos señalar, que aunque
el trabajo científico debe ser una actividad libre, pues sin libertad no hay
creación, sin embargo, la sociedad tiene el derecho de conocer y la obligación
de opinar sobre el trabajo científico, por varias razones: por ser el soporte
económico de las investigaciones, y por motivos mucho más profundas de índole
ético, ya que no se puede dejar en manos de un colectivo, por importante que
éste sea, la realización de actividades que puedan dañar o comprometer, la
dignidad de los seres humanos.
Mediante el método científico, los
científicos procuran construir con precisión, las representaciones de los
fenómenos que observamos en la naturaleza. En él se tienen en cuenta las
influencias que pueden tener los prejuicios, las predilecciones personales y la
cultura, en nuestra percepción e interpretación del mundo. El método científico
utiliza procedimientos establecidos para
minimizar estas inclinaciones del experimentador, cuando ensaya hipótesis o
teorías. El método científico se organiza en varios pasos, sin embargo, hay una
gran libertad tanto en su aplicación, como en su número. Aquí vamos a
considerar cuatro etapas:
1) Observación y descripción del fenómeno o fenómenos que se quieren llegar a
interpretar.
2) Formulación de una hipótesis para explicarlo.
3) Empleo de la hipótesis para predecir la existencia de nuevos fenómenos o
los resultados de nuevas observaciones.
4) Realización de pruebas experimentales para verificar las predicciones,
por varios experimentadores y mediante procedimientos distintos.
Si experimentalmente se confirman las hipótesis, pueden ser consideradas
como una teoría o ley de la naturaleza. Si el experimento no confirma las
hipótesis, deberán ser modificadas o abandonadas. Está rigurosamente
establecido, que las pruebas experimentales tienen la primacía sobre cualquier
otra, para la confirmación de las hipótesis, o en la decisión sobre una cierta
hipótesis. El método científico requiere que una hipótesis sea plenamente
confirmada por otros experimentadores, y cuando sucede que las predicciones son
incompatibles con las pruebas experimentales, ésta hipótesis debe ser modificada. Los experimentadores
pueden verificar directamente la teoría, o confirmarla a través de
consecuencias derivadas de ella, usando las matemáticas y la lógica, y en todas
las ciencias empíricas el experimento es el juez supremo, siendo de absoluta
necesidad para la verificación de las hipótesis. Aquellas teorías que no puedan
ser probadas mediante observaciones medibles, no pueden ser calificadas como
científicas.
Una clave del método científico, es su poder predictivo, sin embargo estas
predicciones deben ser comprobadas por la observación y el experimento. Se
suele decir con frecuencia “que las teorías nunca son probadas, solo
desaprobadas”. Siempre hay la posibilidad de que una nueva observación, entre
en conflicto con una teoría planamente establecida, cuando esto sucede,
pongamos como ejemplo la mecánica clásica desarrollada por Newton en la segunda
mitad del siglo XVII, y se deducen predicciones teóricas que están en
desacuerdo con nuevos resultados experimentales, la teoría debe ser descartada
como una descripción completa de la realidad, pero puede continuar aplicándose
dentro de ciertos límites. Así, las leyes de la mecánica clásica tienen validez cuando las velocidades son muchos menores que
la luz en el vacío y en ese caso, (al que se adaptan la mayor parte de nuestras
experiencias cotidianas), dichas leyes se utilizan ampliamente, tanto en la
ciencia como en la tecnología. Sin embargo, cuando las velocidades se aproximan
a la de la luz, o dentro de intensos campos gravitatorios, los fenómenos se
describen mejor mediante la Teoría de la
Relatividad, desarrollada por Einstein a comienzos del siglo XX, de la
que se encontraron pruebas experimentales de su validez, con posterioridad.
Las hipótesis y las teorías científicas, deben ser comprobadas
experimentalmente, y en esta verificación, influyen tanto el experimentador,
como los instrumentos de medida. De un modo general, se determina el grado de
confianza en una medida mediante el cálculo de las incertidumbres
experimentales, existiendo varias fuentes de error. Están el error intrínseco
del instrumento de medida, que tiene igual probabilidad de producirse con
valores más altos y bajos, del valor verdadero (que es desconocido) y el error
sistemático, debido a factores, que desvían los datos en un sentido
determinado. En ciencia, se disponen de procedimientos establecidos de
estimación de incertidumbres, lo que resulta imprescindible para calcular la
precisión de una medida particular, y cuando se determinan resultados
cuantitativos, para acotarla. Una medida sin una cota de incertidumbre resulta
inaceptable.
El método científico intenta minimizar la influencia sesgada de los propios
científicos en los resultados de sus experimentos, porque cuando comprueban una
hipótesis, pueden tener cierta preferencia por un resultado u otro, y es
importante que estas no condicionen el resultado o su interpretación. Un error
especialmente grave consiste en la no elaboración de una hipótesis para la explicación de un fenómeno,
cuando se realizan pruebas experimentales, pensando que se trata de un paso
innecesario, porque los resultados deben ser los que predicen el sentido común
o la lógica, y otro error muy común es ignorar o buscar alguna explicación no
comprobada, para eliminar aquellos datos que no se adaptan a la hipótesis.
En todo experimento, la hipótesis inicial puede ser correcta o incorrecta.
Pero, a veces, los científicos tienen una gran confianza en que una hipótesis
es verdadera o falsa, o se sienten presionados para conseguir determinados
resultados. En estos casos, puede haber una predisposición a encontrar
justificaciones y aceptar datos que coincidan con las expectativas deseadas,
con posibles efectos sistemáticos. Para evitarlo, todos los datos deben ser
tratados de la misma forma.
Hay ejemplos de descubrimientos, desechados por los experimentadores, con
información de nuevos fenómenos, pero que únicamente fueron considerados en
último término, y a la inversa, existen casos de pretendidos nuevos
descubrimientos, que más tarde se comprobó que provenían de errores
sistemáticos, no contemplados por sus descubridores. En los campos en que hay
una experimentación activa y comunicación entre los científicos, los sesgos
individuales o de un grupo, se cancelan, porque los experimentos son realizados
por personas distintas y con medios diferentes, que como es de esperar tendrán
distintas tendencias.
Mediante el método científico se elaboran hipótesis, modelos, teorías y
leyes:
Una hipótesis es una explicación limitada, que contempla una causa y su
efecto en situaciones muy concretas, siendo emitida con nuestro conocimiento
del fenómeno, antes de que el trabajo experimental haya sido ejecutado. Tomando
un ejemplo de la vida diaria, supongamos que una lámpara no luce. Una primera
hipótesis sería, “la bombilla está fundida” y podemos comprobar su validez,
cambiándola por otra nueva. Si continúa sin lucir, la hipótesis no era cierta,
y plantearemos una segunda hipótesis; “el interruptor está averiado”. Para
comprobarla hay que sustituirlo por otro, o verificarlo con un polímetro. Así,
poco a poco, emitiendo hipótesis y rechazando
aquellas que no sean certeras, conseguiremos emitir una que finalmente
permita solucionar el problema.
Un modelo es una representación
más sencilla y asequible a nuestro conocimiento, de un fenómeno real. A partir
de un modelo se elaboran las teorías científicas o leyes, cuya validez se
corresponde con la del modelo elegido. En el modelo de Bohr para el átomo de
hidrógeno los electrones describen órbitas circulares alrededor del núcleo, y
ésta no es una correcta descripción del átomo, sin embargo es sencillo
matemáticamente, y explica razonablemente muchas características del átomo.
Una teoría científica o ley, representa
una hipótesis o un grupo de hipótesis relacionadas, las cuales se han visto
confirmadas repetidas veces mediante pruebas experimentales. Las teorías
físicas son normalmente formuladas con un reducido número de conceptos y ecuaciones,
las cuales son consideradas como leyes de la naturaleza, insinuándose su
aplicación universal. Una vez aceptadas, se convierten en herramientas para
mejorar nuestro conocimiento del universo, permitiendo explorar áreas
desconocidas situadas en la frontera de nuestro saber. Las teorías no son
fáciles de descartar, de forma que los nuevos descubrimientos tratan de
encajarse dentro de la teoría existente, y solo sí después de repetidas pruebas
experimentales, el nuevo fenómeno no puede ser acomodado, los científicos
cuestionan seriamente la teoría e intentan su modificación. Los cambios en la
Ciencia y en las teorías ocurren por supuesto, dando paso a teorías nuevas, que
modifican nuestra visión del mundo. Nuevamente “la fuerza para el cambio” la proporcionan el método científico y la
experimentación.
Sin embargo el método científico no es aplicable a todos los sucesos de la
vida cotidiana, en aquellos casos en los que no sea posible aislar los
fenómenos, para verificar las hipótesis, o cuando las medidas no puedan ser
repetidas nuevamente, el método científico no es de aplicación. En la bolsa de
valores, oímos constantemente que éstos suben y baja sin unas causas claras que
lo justifiquen, aquí el método científico (por desgracia para los científicos
pues ganarían mucho dinero) no es de aplicación. Existen innumerables causas
que influyen en la cotización de las acciones, que no pueden ser aisladas una
por una, además no se puede experimentar con los valores, haciéndolos subir y
bajar a voluntad, para conocer la respuesta de los inversores y así deducir
leyes que controlen el comportamiento de las acciones. Algo análogo ocurre en
los juicios, los abogados no pueden repetir el delito delante del juez o del
jurado, para que juzguen a la vista de las pruebas.
Un papel fundamental de la ciencia actual es la comunicación y la
publicidad. Todos los científicos que realizan un trabajo de interés, tanto
teórico como experimental, lo difunden, mediante su publicación en alguna de
las revistas especializadas que existen, en papel o a través de la red. Solo de
esta forma, se hace posible que otros verifiquen la validez de sus resultados o
de las hipótesis y teorías propuestas. Se considera como verdad científica,
siempre provisional, la que una vez publicada, resulta aceptada por un número
suficiente de expertos en el tema. Excepto en casos poco frecuentes, como
proyectos de investigación militar, la información científica está abierta a
todos los que puedan estar interesados y además debe ser comunicada a la sociedad,
que en definitiva es la que la sustenta económicamente y la destinataria final
de la misma.
Ricardo
David Fernández Cruz
Doctor en Ciencias Física
Catedrático de Física de
Instituto, jubilado.
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