Introducción al Pensamiento Científico

El Método Científico

Introducción al Razonamiento

El razonamiento es un proceso mental o intelectual que parte de unas premisas para llegar a una conclusión.

Tipos de Razonamiento

Existen dos tipos principales:

1. Razonamiento Inductivo:
   • Va de lo particular a lo general.
   • Es falible.
   • Es creativo.
2. Razonamiento Deductivo:
   • Va de lo general a lo particular.
   • Es infalible.
   • No es creativo.

Clasificación de las Ciencias

Podemos diferenciar entre ciencias formales y ciencias experimentales (empíricas).

Ciencias Formales

Se caracterizan por no tener un objeto de estudio empírico. Utilizan el método axiomático-deductivo para combinar símbolos previamente introducidos. Ej.: Matemáticas, Lógica.

Ciencias Empíricas

Centran su atención en un objeto de estudio observable. Utilizan el método experimental, que emplea tanto el razonamiento inductivo como el deductivo.

Dentro de las ciencias empíricas, diferenciamos las que se ocupan de la realidad natural de las que prestan atención a la realidad social y humana:

• Ciencias Naturales: Se ocupan de los fenómenos no producidos por la cultura humana.
• Ciencias Sociales: Se ocupan de los fenómenos producidos por la cultura humana.

Conceptos Fundamentales de la Ciencia

Conceptos Científicos

Son entidades abstractas que construimos y que nos permiten identificar, diferenciar y comparar los objetos que componen la realidad. Distinguimos tres tipos:

• Concepto clasificatorio: Nos permite referirnos a un grupo determinado de objetos. Ej.: mueble, silla.
• Concepto comparativo: Permite jerarquizar los objetos dentro de una categoría. Ej.: la belleza de un calcetín.
• Concepto métrico: Permite atribuir un número a un objeto, que representa una magnitud. Ej.: peso, velocidad, superficie.

Leyes Científicas

Es un enunciado general que sirve para expresar la relación entre distintos fenómenos.

Características de las Leyes Científicas

• Universalidad: Se refiere universalmente a todos los objetos del mismo tipo.
• Necesidad: No las podemos cambiar a voluntad, porque son las leyes de la naturaleza.
• Capacidad predictiva y explicativa: Nos permite predecir y explicar lo que va a suceder antes de que ocurra.

Clasificación de las Leyes Científicas

Se clasifican según tres criterios:

Criterio de Probabilidad

• Leyes deterministas: Tienen el 100% de probabilidad de cumplimiento. Ej.: la ley de la gravedad.
• Leyes probabilísticas: Expresan un porcentaje de probabilidad. Ej.: la ley que establece la relación entre fumar y el cáncer de pulmón.

Criterio de Relación Temporal entre Fenómenos

• Leyes de coexistencia: Describen fenómenos que suceden a la vez. Ej.: la ley de Boyle de los gases.
• Leyes de sucesión: Describen un fenómeno que sucede a otro. Ej.: la ley de la dilatación de los metales.

Criterio sobre la Posibilidad de Interferencia

• Leyes estrictas: Nada puede evitar que se cumpla la ley. Ej.: la ley de la gravedad.
• Leyes interferibles: Se puede evitar que se cumpla la ley.

Teorías Científicas

Una teoría es un cuerpo coherente de conocimientos, formado por un conjunto de leyes científicas relativas a una amplia clase de fenómenos observables.

Propiedades de las Teorías Científicas

• No se pueden contrastar experimentalmente de forma directa: Al ser un conjunto amplio de leyes, ningún experimento en particular puede abarcar todas las leyes que la forman.
• Incorporan “términos teóricos”: Son palabras o nombres que parecen referirse a algo que existe, pero son conceptos que no se pueden observar directamente y sobre los cuales existen dudas acerca de su existencia real. Ej.: la fuerza (podemos ver sus efectos, pero no la fuerza en sí).

Posiciones Filosóficas sobre las Teorías Científicas

Como consecuencia de estas dos propiedades, existen tres posiciones filosóficas:

1. Realismo: Sostiene que las teorías son verdaderas o falsas. Si se ajustan exactamente a la realidad, aunque no se puedan observar directamente, son verdaderas; de lo contrario, son falsas.
2. Descriptivismo: Afirma que las teorías aspiran a ser una simplificación de la realidad, y que lo que sucede realmente es mucho más complicado.
3. Instrumentalismo: Considera que las teorías son como instrumentos: o sirven, o no sirven. Por lo tanto, no tiene sentido preguntarse si son verdaderas o falsas.

Modelos de Interpretación de la Naturaleza

Teleología y Mecanicismo

Telos = fin, objetivo, finalidad, metas. Son dos maneras distintas de concebir la naturaleza.

• Teleología: Concibe la naturaleza como el resultado de un proyecto diseñado previamente, en el que cada elemento desempeña una función determinada para lograr un objetivo final. (Ejemplo: Anaxágoras). Por ejemplo, pensar que el cuello de una jirafa es largo para alcanzar la comida de los árboles.
• Mecanicismo: Sostiene que la naturaleza funciona como una máquina, y los cambios y transformaciones son el resultado de una acción necesaria. (Ejemplo: Demócrito).

Paradigmas Científicos: La Visión de Thomas Kuhn

Un paradigma científico es el marco teórico general que los científicos utilizan como referencia en su trabajo de investigación. Thomas Kuhn fue el primer filósofo en darle un sentido preciso a la palabra ‘paradigma’. Para Kuhn, es un conjunto muy diverso de elementos que dan sentido al trabajo de los científicos en un periodo de ciencia normal. Ej.: teorías, métodos, valores, objetos de estudio.

A Kuhn le interesaba la evolución de la ciencia. Según él, la ciencia evoluciona por fases o etapas:

1. Etapa de Preciencia

   Solo se da una vez. Todavía no ha nacido la ciencia. Para entrar en la siguiente etapa, debe establecerse un paradigma.

2. Etapa de Ciencia Normal

   Los científicos trabajan de forma muy parecida, estudian las mismas cosas y utilizan los mismos ejemplos. Se dedican a resolver problemas empleando los elementos de un paradigma, sin dudar de ellos. Todos están de acuerdo. Sin embargo, en esta etapa, según Kuhn, se desencadena una crisis debido a la aparición de anomalías: fenómenos que no pueden explicarse (situaciones anormales que no se comportan de acuerdo con la ley científica establecida).

3. Etapa de Crisis

   Comienza cuando se acumulan anomalías que no pueden resolverse con el paso del tiempo. Kuhn las denomina anomalías recalcitrantes. Los científicos proponen diversas ideas, y una de ellas gana aceptación, dando paso a una etapa de revolución.

4. Etapa de Revolución

   Es un periodo rápido en el que la comunidad científica comienza a adaptarse a una nueva teoría, lo que da lugar al surgimiento de un nuevo paradigma. Tras esta etapa, se regresa a la fase de ciencia normal.

Paradigmas Históricos y su Evolución

El Paradigma Aristotélico-Ptolemaico

Cronología

Siglo IV a. C. – Revolución Copernicana.

La Visión de Aristóteles

La visión de Aristóteles del universo parte de un modelo geocéntrico y geoestático (la Tierra fija en el centro y, además, sin movimiento). Está rodeada por esferas en las que se mueven los astros. La última esfera es la llamada Esfera de las estrellas fijas (las estrellas van fijas en la esfera, es decir, siempre tienen la misma distancia entre sí, van incrustadas; lo que gira es la esfera). No existe el vacío; el universo está lleno de materia.

Para Aristóteles, el cosmos se divide en dos regiones:

• Región sublunar: Formada por tierra, agua, fuego y aire. Los elementos se perfeccionan yendo a su lugar natural.
• Región supralunar: Está formada por éter. El movimiento es circular y uniforme.

Este modelo era:

• Muy completo.
• Respondía a todas las preguntas con sentido.
• Coherente.
• Sin ninguna contradicción interna.

Aportaciones de Ptolomeo

Ptolomeo añadió estos conceptos al paradigma antiguo:

• Epiciclo: Es un concepto introducido por Ptolomeo en el paradigma antiguo, el cual explica las variaciones en los movimientos de los planetas. Se trata de la curva que traza el planeta cuando se mueve alrededor de un centro, cuyo centro a su vez se mueve en otra órbita circular diferente alrededor de la Tierra.
• Deferentes: Son las órbitas en las que giran los epiciclos.
• Punto ecuante: Desde el cual la velocidad de los planetas es constante.

Claves del Paradigma Aristotélico

• Organicismo: Concibe el universo como un organismo vivo.
• Finalismo: Equivalente a la teleología, concibe la naturaleza como el resultado de un proyecto previamente diseñado en el que cada elemento desempeña una función determinada con un objetivo final.
• Antropocentrismo: Al ser un modelo geocéntrico, también es antropocéntrico, ya que sitúa la Tierra y, por tanto, al ser humano como centro del universo.
• Heterogeneidad: El cosmos se divide en dos regiones: la sublunar y la supralunar.

La Física de Newton

Newton aplica la ley de la gravitación universal, la cual es la última pieza que termina de completar el modelo copernicano. Formuló las tres leyes de la dinámica:

• La ley de la inercia.
• La ley fundamental de la dinámica (fuerza).
• La ley de acción y reacción.

Aportación Principal

Principios matemáticos de filosofía natural (1687).

Claves del Modelo Mecanicista

• Mecanicismo: Sostiene que la naturaleza funciona como una máquina y que los cambios y transformaciones son el resultado de una acción necesaria.
• Determinismo: Todo sucede de acuerdo con las leyes científicas.
• Matematización: Sostiene que las matemáticas son el medio válido para conocer la naturaleza.
• Homogeneidad: El cosmos deja de estar dividido en dos regiones, componiéndose de materia en general.
• Rechazo al antropocentrismo: Al situar al Sol en el centro del sistema solar, el ser humano deja de ser el centro del universo.

Crisis y Nuevos Paradigmas en la Ciencia Moderna

Crisis de la Mecánica Clásica y Nuevos Paradigmas

Se presentan una serie de anomalías que provocan un cambio de paradigma.

Anomalías

• En el ámbito de la termodinámica: Surge el principio de entropía. El universo tiende al desorden; todas las transformaciones van en una dirección y no hay marcha atrás en el tiempo.
• En el ámbito de la óptica: La luz se mostraba como una onda. Newton había propuesto una explicación corpuscular. Existían experimentos que corroboraban las ondas y otros que defendían la explicación de Newton.
• En el ámbito del electromagnetismo: En el cual hay fuerzas que siempre actúan en línea recta. Un autor importante es Maxwell.

Estas anomalías surgieron desde el primer momento, pero la comunidad científica, entusiasmada con el nuevo paradigma, no les prestó atención. Posteriormente, sufrieron un periodo de crisis.

Actualmente, hay dos paradigmas propuestos para reemplazar a la mecánica clásica:

• La teoría de la relatividad de Einstein.
• La mecánica cuántica.

Teoría de la Relatividad

Teoría de la Relatividad Especial (1905)

Se basa en dos ideas principales:

• El espacio y el tiempo son magnitudes relativas (es decir, dependen una de la otra).
• La luz se propaga en el vacío a una velocidad constante e independiente del estado del cuerpo que la emite.

Consecuencias de estas ideas:

Al lanzar un objeto a la velocidad de la luz, la masa aumenta, el objeto se acorta y el tiempo se dilata.

Teoría de la Relatividad General (1915)

Además de las ideas anteriores, Einstein se dio cuenta de que no había tenido en cuenta el campo gravitatorio, que es la deformación del espacio-tiempo cuando un objeto se acerca y “cae” dentro de él.

Teorías del Caos y del Big Bang

Teoría del Caos

• Edward Lorenz: Propuso el “efecto mariposa”, que sostiene que una pequeña variación en las condiciones iniciales puede ocasionar enormes diferencias en el resultado final.
• Ilya Prigogine: Sostiene que se podían producir “milagros” (fenómenos impredecibles) en la naturaleza.

Teoría del Big Bang

Sostiene que el universo es una realidad dinámica y que se expande de forma ininterrumpida. Anteriormente, toda la materia estuvo concentrada en un punto de gran densidad hasta que explotó.