Hechos, Teorías y Métodos: Explorando los Fundamentos de la Ciencia

Hechos y Teorías en la Ciencia

Los Hechos Científicos

Un hecho científico es un dato empírico, una observación, el resultado de un experimento o de una medición. Estos datos se presentan objetivamente en la naturaleza, libres de prejuicios o emociones subjetivas. Existen dos perspectivas principales sobre los hechos científicos:

• Realismo científico: Sostiene que los hechos ocurren en la realidad independientemente de la forma humana de conocer.
• Operacionalismo: Identifica los hechos exclusivamente con las observaciones y mediciones.

Es importante destacar que un supuesto hecho científico puede ser, en ocasiones, el resultado de un error de cálculo o de observación.

Las Teorías Científicas

Las teorías científicas son explicaciones de la realidad con una sólida base experimental. Para comprender qué es una teoría científica, es necesario definir previamente los siguientes términos:

• Concepto científico: Son las unidades básicas de las teorías científicas y representan fenómenos del mundo real o hechos que se buscan explicar. El lenguaje de la ciencia es preciso y concreto, caracterizado por definiciones exactas.
• Hipótesis: Es un enunciado universal que se presenta como una conjetura que explica o predice un conjunto de fenómenos. Se considera hipótesis cualquier idea que aún no ha sido sometida al escrutinio de la realidad. Para verificar su validez, se contrasta con la realidad mediante observaciones o experimentos.
• Ley: Es una hipótesis que ha sido contrastada y ha superado la prueba experimental. Un ejemplo es la ley de Hooke, que establece que la deformación de un cuerpo elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada. Las leyes científicas presentan las siguientes características:
  • Describen una relación regular entre varios conceptos.
  • Expresan una generalidad.
  • Implican una restricción, indicando cómo actúan determinados fenómenos y cómo no pueden actuar.
  • Son extensibles.
• Teoría científica: Es un conjunto de leyes y enunciados relacionados entre sí.
• Modelo científico: Es la representación de un fenómeno real de la naturaleza, que puede ser probado, pero que es difícil de observar directamente.

El Límite entre Hechos y Teorías

Los hechos son fundamentales para explicar el origen de las teorías científicas o su contrastación. A veces, un hecho puede ser una observación inexplicable, lo que lleva a la formulación de nuevas teorías. Por ejemplo, el descubrimiento de que los rayos X atraviesan tejidos vivos y permiten hacer radiografías llevó a la formulación de nuevas teorías, ya que se desconocía la existencia de rayos con esas características.

En otras ocasiones, un hecho puede confirmar o refutar una teoría. Por ejemplo, el bosón de Higgs, una partícula predicha teóricamente, requirió la construcción del mayor instrumento experimental del mundo para ser detectada. Su descubrimiento confirmó la teoría en la que se basaba.

El Método Hipotético-Deductivo

En el método hipotético-deductivo, las hipótesis científicas juegan un papel central: proporcionar una explicación a un problema específico. A partir de la hipótesis, se deducen consecuencias que pueden ser contrastadas empíricamente, prediciendo un fenómeno observable o experimentable.

Para verificar si el fenómeno predicho ocurrirá, se diseña un experimento y se prepara la observación que permita contrastar la hipótesis con la naturaleza y determinar su validez. Si la hipótesis es correcta, se convierte en ley científica; de lo contrario, se rechaza y se propone una alternativa.

Una vez que una hipótesis ha sido planteada y corroborada experimentalmente, el siguiente paso es publicar el descubrimiento en una revista científica para darlo a conocer a la comunidad científica.

Formas de Explicación Científica

La ciencia no solo describe la realidad, sino que también busca explicar y predecir fenómenos. Carl Gustav Hempel identificó cuatro tipos de explicaciones científicas:

Explicación Causal o Nomológico-Deductiva

La causación es una relación entre dos hechos que ocurren de forma sucesiva o simultánea. Es una relación necesaria: si se produce el primer hecho (causa), también ocurre el segundo (efecto). Las teorías y leyes científicas que vinculan causalmente fenómenos permiten explicarlos y predecirlos:

• Explicar un fenómeno implica aportar razones por las que este se ha producido necesariamente. Se descubren las causas de un suceso (efecto). La causa explica un efecto presente.
• Predecir consiste en determinar que un fenómeno futuro ocurrirá necesariamente dadas ciertas condiciones o circunstancias. Se afirma que un suceso ocurrirá al darse determinadas circunstancias.

Explicación Probabilística o Estadística

En esta explicación, al menos una de las leyes empleadas no establece una relación causal, sino probabilística o estadística. Ejemplos son las leyes de la herencia de Mendel o la teoría cinética de los gases. La ley estadística impide que la conclusión sea necesaria, siendo solo probable, por lo que el razonamiento es inductivo. Estas explicaciones, al igual que las causales, sirven para explicar fenómenos pasados y predecir fenómenos futuros.

Explicación Teleológica o Funcional

Estas explicaciones buscan descubrir la intención detrás de una acción, ya que es lo que la origina. Se emplean, por ejemplo, en historia.

Explicación Genética

Esta explicación busca dar cuenta de un hecho actual mostrando los procesos del pasado que han conducido al presente. En estos procesos, cada etapa es consecuencia de la anterior, incluyendo explicaciones causales.

Problemas Filosóficos de la Ciencia

El Problema de la Inducción

El argumento inductivo es aquel en el que la conclusión no se sigue necesariamente de las premisas, como cuando se generaliza a partir de hechos particulares. El problema de la inducción se refiere a cómo se pasa de los hechos a las teorías.

• Los hechos (observaciones o mediciones concretas) son el punto de partida para llegar a un enunciado universal o teoría. Se caracterizan por acomodarse a infinitas teorías. Unos mismos hechos pueden servir como base de diferentes teorías, y siempre es posible que aparezca una teoría que explique mejor un conjunto de hechos.
• Las teorías son generalizaciones a partir de un número reducido de hechos. Una generalización se realiza al asumir que todos los elementos del mismo tipo comparten la misma propiedad observada. Como engloba a un conjunto de elementos que no han sido observados exhaustivamente, en cualquier momento puede aparecer un contraejemplo que invalide la generalización.

El Problema de la Demarcación

El verificacionismo y el falsacionismo son dos concepciones opuestas que han buscado resolver este problema.

Verificacionismo: Defendido por los integrantes del positivismo lógico, una corriente empirista de principios del siglo XX. Según estos pensadores, la verdad de una afirmación se establece cuando se verifica y confirma mediante experimentos y observaciones. Si se acumulan confirmaciones, el enunciado se considera verdadero y se incorpora al conocimiento científico.

Según Moritz Schlick (1882-1936), uno de los principales representantes de esta corriente, preguntarse por el significado de un enunciado es equivalente a preguntar por el método para verificarlo. Si es inverificable (si ningún método permite corroborarlo con la experiencia sensible), entonces es una noción absurda para la ciencia.

Falsacionismo: Karl Popper (1902-1994) consideró que el verificacionismo incurría en el problema de la inducción. Es imposible comprobar todos los casos concretos de un enunciado universal porque, por definición, son infinitos. Esto significa que muchos enunciados científicos son inverificables y quedarían excluidos de la ciencia. Popper propuso el falsacionismo, según el cual lo que caracteriza a los enunciados científicos es la posibilidad de ser refutados.

El Problema de la Objetividad

Durante siglos se creyó que la ciencia debía proporcionar un conocimiento seguro y firme de la realidad. Posteriormente, surgieron nuevas concepciones sobre el conocimiento científico, entre las que destacan el relativismo de Thomas Kuhn y la concepción de Karl Popper que concilia la objetividad con la provisionalidad del conocimiento:

• Relativismo científico: Autores como Thomas Kuhn (1922-1996), en su obra La estructura de las revoluciones científicas, introdujeron el concepto de paradigma científico, definido como el conjunto de presupuestos, interrogantes, métodos y teorías científicas propios de una época. Un paradigma determina lo que es verdadero y falso, lo que es la realidad y cómo es el mundo.
• La objetividad como ideal: Autores como Karl Popper defienden que la ciencia progresa planteando hipótesis y buscando su refutación. Dado que la característica que hace científica a una teoría es que sea refutable, esta jamás describe la realidad completamente tal como es.

Desarrollo Histórico de la Idea de Ciencia

La Concepción de Ciencia en la Antigüedad

Los filósofos de la Antigüedad caracterizaban el conocimiento científico como universal, necesario y organizado. Defendían la unidad entre los conocimientos y consideraban que era un conocimiento cualitativo, no cuantitativo, que solo aspiraba a describir el mundo cotidiano, no a predecir fenómenos.

• Universal: Los principios de la ciencia son generales.
• Necesario e indudable: No está sujeto a duda o revisión.
• Organizado: Las ideas tienen una jerarquía y se enlazan deductivamente.

La unidad del conocimiento: En la Antigüedad, el conocimiento se dividía en tres ramas: la filosofía de la naturaleza (estudio de los cambios y transformaciones de la naturaleza), la lógica (dedicada al razonamiento) y la moral (especializada en la conducta humana).

Conocimiento cualitativo: El conocimiento en la Antigüedad se centra en cualidades, no en cantidades. Aristóteles buscaba establecer definiciones universales, es decir, la esencia que permanece a pesar de los cambios, e indagaba sobre las razones de dicho cambio, es decir, la causa. Distinguió cuatro tipos de causas:

• Causa material: Se refiere a la materia de la que está hecho un objeto o ser vivo.
• Causa formal: Se refiere a la disposición y organización de la materia en un objeto o ser vivo.
• Causa eficiente: Se refiere al agente productor de un objeto o de su movimiento.
• Causa final: Se refiere al objetivo, al fin al que tiende un objeto.

La Concepción de Ciencia durante la Revolución Científica

El sistema aristotélico dominó hasta el Renacimiento, y su conocimiento era la base de las enseñanzas en las universidades que aparecieron en Europa durante la Edad Media.

• La ciencia es un conocimiento universal (se aplica a un conjunto de individuos) y necesario (se considera que no puede albergar error); la actividad científica produce afirmaciones verdaderas.
• La observación y los experimentos sustituyen al argumento de autoridad como tribunal para decidir la veracidad de una idea. Se estudian situaciones y casos ideales, prescindiendo de aspectos que perturban las mediciones e impiden que los datos se ajusten a las leyes propuestas.
• Lo cuantitativo se impone a lo cualitativo: las matemáticas se convierten en el instrumento para acceder al conocimiento. La predicción es más importante que la descripción. La pregunta que se plantean los científicos es cómo; ya no interesa investigar las causas ni el porqué.

Francis Bacon

Francis Bacon (1561-1626) fue crítico con la visión del mundo heredada de Aristóteles, pero no supo valorar la importancia de la revolución científica de su época. Consideraba que la forma tradicional de hacer ciencia era improductiva y estancada debido a su enfoque en el método deductivo. Bacon propuso un nuevo método basado en la inducción, con dos etapas:

• Tomar conciencia de los errores (a los que llamó ídolos) en los que puede incurrir el ser humano al razonar, como única manera de prevenirlos y evitarlos. Estableció cuatro tipos de ídolos:
  • Ídolos de la tribu: Errores comunes a toda la humanidad, inherentes a su naturaleza. Según Bacon, la naturaleza humana distorsiona la realidad al percibirla.
  • Ídolos de la caverna: Errores individuales, atribuibles a la educación, lecturas o disposiciones naturales, que desvían al ser humano del auténtico conocimiento.
  • Ídolos del foro: Errores derivados de una mala construcción del lenguaje, que lleva a que el sentido de las palabras sea poco claro y confuso.
  • Ídolos del teatro: Errores que surgen al asumir la tradición de forma acrítica.

Galileo Galilei

El método promovido por Galileo Galilei (1564-1642) se caracteriza por recurrir a la observación y la experimentación para establecer los hechos y emplear el lenguaje preciso de las matemáticas para expresar las leyes científicas.

René Descartes

Descartes (1596-1650) también cuestionó todo el saber heredado. Concluyó que la característica fundamental de la realidad era la extensión, es decir, que cualquier objeto material se caracteriza por poderse medir. De esta manera, las matemáticas pasaron de ser un instrumento a ser fundamentales en la ciencia.

Isaac Newton

Isaac Newton (1642-1727) fue el modelo de científico moderno: su concepción de la ciencia, que combinaba matemáticas y experimentación como había enseñado Galileo, consistía en establecer leyes matemáticas universales para predecir fenómenos.