Explorando la Ciencia: Desde la Antigüedad hasta la Revolución Digital

¿Qué es la Ciencia?

La ciencia es un modo de conocimiento derivado de los hechos de la experiencia. Aspira a formular leyes y teorías dotadas de rigor y objetividad. Para ello, se entiende por conocimientos a priori aquellos que se construyen con independencia de la observación sensible, mientras que por conocimientos a posteriori entendemos todo lo contrario. Ejemplos de conocimientos a priori son las matemáticas y la física teórica, mientras que ejemplos de conocimientos a posteriori son la física experimental y la química.

Tipos de Ciencias

a) Las Ciencias Formales

La lógica y las matemáticas son ciencias universales y necesarias. Encuentran su consistencia en la propia coherencia de la razón que las construye. Sus enunciados son a priori. El tipo de razonamiento que se usa en estas ciencias es la deducción. Por ejemplo, en las matemáticas resolvemos problemas de ecuaciones, funciones, integrales y matrices sin salir del campo de estas. En las lógicas modales, paraconsistentes, intuicionistas y borrosas, resolvemos problemas a partir de los teoremas.

b) Ciencias Empíricas

Parten de la observación de los hechos y de las generalizaciones de la experiencia. Sus enunciados son a posteriori, pues se forman a partir de los hechos de la experiencia. La verdad consiste en la correspondencia de lo que se afirma con la realidad, y su método propio es el método hipotético-deductivo. Por ejemplo, la exploración y observación de Plutón con las sondas Voyager, o el geocentrismo, el sentido común y la observación de los fenómenos.

La inducción es un tipo de razonamiento que va de los hechos observables de la experiencia hacia una propiedad común o ley general. La deducción es el concepto opuesto.

Un ejemplo del uso del método hipotético-deductivo en las ciencias empíricas es la geología de la Tierra, Marte y Venus (minerales, volcanes, cordilleras), que se basa en la formulación matemática y en la experimentación.

c) Ciencias Sociales

Su objeto de estudio son los hechos humanos caracterizados por la intencionalidad. Son ciencias con una capacidad de generalización y de predicción menor, y su neutralidad y objetividad son relativas. En algunas de estas ciencias no se busca tanto una explicación como una comprensión. La hermenéutica es el método propuesto con esta finalidad. Por ejemplo, seis meses atrás, algunos economistas defendían bajadas de impuestos y políticas de déficit cero.

El Método Hipotético-Deductivo

2.1) Definición y Orígenes

Se llama hipotético porque comienza formulando hipótesis, conjeturas sobre los acontecimientos, y deductivo porque necesita deducir de la hipótesis unos enunciados más simples que pueden ser contrastados. Los creadores de este método son Galileo, Descartes y Francis Bacon. Este último elaboró una tabla con obstáculos para la elaboración de la ciencia. Dentro del método hipotético-deductivo, encontramos dos corrientes principales: el naturalismo y el convencionalismo.

a) Naturalismo o Realismo

Defiende que la ciencia explica una realidad independiente y anterior a nuestras observaciones. Las leyes y teorías científicas son objetivas y responden a algo que realmente se da. Por ejemplo, el heliocentrismo y la no retrogradación de los planetas, o la expansión acelerada del universo (1998, Riess, Schmidt, Perlmutter), que cuestiona el concepto de materia y de la gravedad.

b) Convencionalismo

Niega una realidad independiente de nuestras observaciones: las leyes y teorías son instrumentos teóricos de la razón para salvar las apariencias de los fenómenos. Por ejemplo, el geocentrismo (sistema ptolemaico-aristotélico) basado en ecuantes y epiciclos, o el modelo de expansión y contracción del universo de 1930/50 (De Sitter, Friedman), apoyado por Einstein y Hubble, cuyo denominador común es la fuerza de la gravedad y los conceptos de materia y energía convencionales (tradicionales).

2.2) Elementos del Método Hipotético-Deductivo

• Observación de los hechos. Ejemplo: Cordilleras jóvenes uniformes en Venus.
• Formulación de hipótesis. Ejemplo: Mayor proximidad al Sol, composición química del planeta.
• Consecuencias de esta hipótesis. Ejemplo: Fenómenos de erosión diferentes.
• Contrastación mediante un experimento (variables controladas). Ejemplo: En un laboratorio de la NASA se reproducen las condiciones.
• Crítica de la contrastación. ¿Tienen que ver la confirmación y la refutación con la hipótesis o no? Ejemplo: ¿Por qué se estropea un satélite?

2.3) Limitaciones del Método y de la Ciencia

2.3.1 Karl Popper y el Principio de Falsabilidad

Karl Popper sostiene que la ciencia es un conocimiento de tipo provisional, un saber limitado por su propia metodología. Este método se rige más por el criterio de refutación sucesiva que por el de la verificación acumulada (principio de falsabilidad). Por ejemplo, la extinción de los dinosaurios ha recibido tres explicaciones: el impacto de asteroides, la erupción de supervolcanes y la emergencia a la superficie de bolsas de metano enterradas en el fondo de los océanos. Otro ejemplo es el "Principia Mathematica" de Newton.

2.3.2 Reducción de los Hechos

Otra limitación de la ciencia es la reducción de los hechos. No hay posibilidad de conocer aquello de lo que no se tiene experiencia (Hume, Wittgenstein). Esto pone en cuestión los conceptos de causalidad (relación causa-efecto) y del principio de la objetividad, como se ve en la mecánica cuántica.

2.3.3 Thomas Kuhn y los Paradigmas Científicos

Thomas Kuhn ha insistido en la dimensión sociológica de la ciencia. Una nueva teoría no es solo el resultado de nuevas contrastaciones, sino también una revolución o cambio de paradigma que conlleva convulsiones internas en el ámbito de la comunidad científica. Por ejemplo, las implicaciones filosóficas y religiosas de la teoría de los homínidos, o la modificación de los conceptos de espacio-tiempo con la teoría de la relatividad (geometría euclidiana y no euclidiana).

Evolución Histórica de la Ciencia

3. La Ciencia Antigua

La visión clásica se sustenta en un modelo organicista. El universo es un organismo jerarquizado y diferenciado en sus partes. Aristóteles, junto con Ptolomeo, creó un modelo geocéntrico con cuatro elementos (agua, tierra, fuego y aire) en el mundo inferior (sublunar). El quinto elemento en el mundo superior (supralunar) es el éter. En este caso, las esferas giran concéntricas y cristalinas.

3.2 La Nueva Ciencia

Con Copérnico, Kepler y Galileo se desecha el sistema ptolemaico-aristotélico y se inicia el heliocentrismo. Se crea el método resolutivo-compositivo (Galileo, Descartes) y se impone la idea de las matemáticas como lengua y estructura del universo. Con Bacon se impone la idea de que la misión de la ciencia es dominar y someter las fuerzas de la naturaleza y ponerlas al servicio de las necesidades del hombre (para explotar todos sus recursos). Es un tipo de enfoque que contrasta fuertemente con el griego de la ciencia como contemplación de la naturaleza y la visión de los planetas como seres vivos. Por ejemplo, la hipótesis de Gaia, que considera la Tierra como un ser vivo.

3.3 Newton

Establece la ley de gravitación universal. Su modelo es mecanicista, determinista, tridimensional, infinito y homogéneo. El espacio y el tiempo son absolutos. Faraday y Maxwell (1873) desarrollan los conceptos de campo y electromagnetismo.

3.4 Teoría de la Relatividad

La masa y la energía son intercambiables. El tiempo y el espacio no son absolutos (tampoco el movimiento ni el punto de referencia). La gravedad se considera la curvatura del espacio-tiempo.

3.5 Teoría Cuántica

La naturaleza dual de la luz (onda y corpúsculo) llevó a Planck, Bohr, Dirac y Heisenberg a crear la mecánica cuántica. Heisenberg formuló su principio de indeterminación (no se puede medir a la vez la velocidad y la posición de una partícula). Aparecen dos fuerzas: la nuclear fuerte (mantiene unido al núcleo del átomo) y la nuclear débil (actúa en el interior de protones y neutrones).

3.6 Teorías de la Unificación de Fuerzas

Las partículas no son pequeños trozos de materia, sino cuerdas que giran y vibran (teoría de las cuerdas). Por ejemplo, la metáfora del cosmos como una guitarra. Teoría unificada de Einstein (4 dimensiones, constantes cosmológicas), modelo de Klein (5 dimensiones), modelo de Nambu (26 dimensiones) y modelo de Schwarz (10 dimensiones).

3.7 Revolución Digital y Tecnociencia

Se trata de un proceso de dependencia recíproca entre la técnica y la investigación teórica. La digitalización consiste en reducir toda la información a un sistema matemático basado en dos valores, 1 y 0, convertidos en pulsos eléctricos y procesados por los ordenadores. La realidad física está siendo sustituida por la virtual.

3.8 Revolución Biológica

Tiene tres componentes: la teoría de la evolución, las aportaciones en bioquímica y la genética. En 1953, Stanley Miller sintetizó en el laboratorio los primeros elementos de la vida. En 1953, Francis Crick y James Watson descubrieron la doble hélice del ADN (el código genético). En 2010 se logró la secuenciación del genoma humano (Craig Venter y Francis Collins) y apareció la proteómica (mapa de expresión de las proteínas de un organismo).

3.9 Teoría del Caos

Es una rama de las matemáticas y la física que trata ciertos tipos de sistemas deterministas dinámicos muy sensibles a las variaciones iniciales (implican grandes diferencias en comportamientos futuros). Por ejemplo, la meteorología, con predicciones de hasta cuatro días, o la bolsa, con el análisis de especialistas y los brókeres en los hedge funds.