El Método Científico y la Sociedad

Los Métodos de la Ciencia

• El trabajo científico:

Etapas del Proceso Científico

1. El planteamiento de preguntas. Es fundamental elegir la pregunta crucial que los científicos se hacen sobre la realidad.
2. La formulación de hipótesis. Se parte de una idea o hipótesis sobre cómo suceden los fenómenos naturales. Se tiene una explicación inventada. Constituye un momento clave en el conocimiento científico y es uno de los más creativos.
3. La contrastación de hipótesis. Es necesario demostrar la idea o hipótesis para que tenga validez científica. Este procedimiento conduce a la formulación de teorías.
4. La formulación de grandes hipótesis o teorías. Las leyes generales de la naturaleza se suelen formular como grandes teorías.

La serendipia es la facultad de hacer descubrimientos afortunados e inesperados por accidente, como el de Fleming y la penicilina.

Consideraciones al Trabajar en Ciencia

• La observación anterior a toda idea no es posible. Del mismo modo que vemos con el cerebro y no con el ojo, no se observa sin ideas previas sobre lo observado.
• Las observaciones no conducen por sí solas a la elaboración de hipótesis. La inducción, método de acumulación de observaciones de las que nacían las ideas, se ha demostrado como un error. El inductivismo es rechazado.
• Las teorías no tienen por qué construirse por acumulación de hipótesis.
• El conocimiento vigente no tiene por qué ser asumido sin más.

La Construcción del Conocimiento Científico

La Verdad o la Certeza en Ciencia

La filosofía de la ciencia intenta conocer cómo se construye el conocimiento científico y si este se ajusta a la realidad.

• No hay saberes definitivos, solo conjeturas provisionales.
• La mejor forma de tener certeza en la ciencia es intentar refutar cualquier hipótesis.
• Si se demuestra la falsedad de una hipótesis, esta se desechará, si bien el proceso derivará en una nueva vía a partir de la cual se volverá a intentar una alternativa más probable.
• Toda hipótesis debe ser falsable, es decir, debe ofrecer la posibilidad de ser refutada. Si no se logra demostrar que es falsa, se considerará cierta, aunque provisionalmente.

El filósofo Karl Popper ofrece una visión muy negativa de la ciencia, pero su intención fue asegurarla. Infirió que el método científico no es inductivo, sino hipotético-deductivo.

Composición y Evolución del Universo

Composición del Universo

• Energía Oscura: Está distribuida por todo el universo. No se sabe su naturaleza, considerándose una de las mayores incógnitas de la cosmología moderna y la física de partículas. Al estudiar la explosión de las supernovas, se vio que la materia se expandía más rápidamente que antes, y se consideró que esta energía es la responsable de la aceleración. Actúa de forma inversa a como lo hace la fuerza de atracción. Se sabe que esta energía ya existía hace 9,000 millones de años, cuando el universo tenía la mitad del tamaño que ahora.
• Materia Oscura: No emite ni refleja luz, por lo que se desconoce su composición. No hay métodos en la actualidad para detectarla. Su existencia se puso de manifiesto cuando se midió la masa de los cuerpos conocidos y esta no era suficiente para explicar la intensidad de las fuerzas gravitatorias que se dan entre las galaxias, ni para explicar su movimiento.
• Materia Normal o Bariónica: Formada por átomos y elementos químicos. El más abundante es el Hidrógeno (H), que constituye el 85%. El resto son 109 elementos de la tabla periódica en diferentes proporciones, de los cuales los más abundantes son: H, Fe, C, O, N, S, Ne, Si, Mg, He.

Evolución de una Estrella

En el núcleo de las estrellas, se alcanzan 10,000,000 km (o K, según la interpretación). Las reacciones que se dan en las estrellas dependen de su masa y de su composición química, y de esto dependerá su evolución.

1. 1ª Fase: A partir de H se va formando el resto de los elementos químicos de la tabla periódica hasta el hierro (Fe) o el níquel (Ni), y una parte de los elementos pesados hasta el plomo (Pb).
2. 2ª Fase: Ocurre en momentos explosivos donde se forman los demás elementos pesados.

De este modo, al principio solo hay H. A partir de él se forma el He y posteriormente el resto de los elementos, que se van disponiendo en el centro cuanto más pesados sean. El hidrógeno empieza a disminuir.

El Sol está a la mitad de su vida. Aumentará su tamaño hasta convertirse en una gigante roja, luego se colapsará y se convertirá en una enana blanca.

Geofísica y Planetas

Los Planetas del Sistema Solar

Mercurio:

Cráteres semejantes a la Luna, llanuras de lava y escarpes alargados y rectos. Posee un campo magnético de poca intensidad. No tiene verdadera atmósfera.

Venus:

Atmósfera con mucho CO₂, con fuerte efecto invernadero.

Tierra:

Atmósfera considerable con O₂. Su posición privilegiada en el Sistema Solar (SS) hace que presente condiciones ideales para la vida: 15 °C y agua líquida.

Marte:

Atmósfera dinámica compuesta mayormente por CO₂. Tiene hielo en los casquetes polares y muchos cráteres. Se le llama planeta rojo por el polvo de óxido de hierro que tiene en suspensión.

Júpiter:

Es gaseoso, con núcleo sólido. Emite más energía de la recibida. Tiene 16 satélites.

Saturno:

Atmósfera de hidrógeno y helio. Tiene miles de anillos formados por hielo. Tiene 17 satélites.

Urano:

Tiene 3 envolturas: núcleo, envoltura acuosa y atmósfera. Su inclinación es de 98°. Tiene 9 anillos de materiales oscuros y 15 satélites.

Neptuno:

Parecido a Júpiter: atmósfera de H y He, tiene grandes remolinos, 4 anillos con partículas parecidas a las de los anillos de Saturno (alguno de estos tiene distribución irregular). Tiene 8 satélites.

Métodos de Estudio del Interior Terrestre

Métodos de Observación Indirectos

El estudio de las ondas sísmicas es el método indirecto que aporta los datos más completos sobre la estructura y la composición del interior de la Tierra.

• Las mediciones. Se basan en mediciones de algunas propiedades físicas del planeta o en el estudio de rocas que pueden compararse con las que supuestamente constituyen el interior terrestre.
• Los ensayos de laboratorio. Intentan reproducir las condiciones reinantes en el interior de la Tierra.
• El estudio de las ondas sísmicas.

Tipos de Ondas Sísmicas

1. Ondas P (Primarias o Compresivas). Comprimen y expanden el material que atraviesan en la misma dirección de propagación. Se desplazan a una velocidad media de 5.5 a 13.5 km/s.
2. Ondas S (Secundarias o de Cizalla). Deforman las partículas del material que atraviesan, de manera que oscilan en una dirección perpendicular a la de propagación. Su velocidad es de 4 a 8 km/s.
3. Ondas Superficiales. Son las más lentas. Se forman cuando las otras ondas sísmicas alcanzan la superficie terrestre y se transmiten por ella, causando catástrofes. No se usan en los estudios porque no penetran en el interior terrestre.

Terremotos y Ondas Sísmicas

• Las ondas sísmicas sufren variaciones. La energía generada por los terremotos o explosiones subterráneas viaja en forma de vibraciones llamadas ondas sísmicas. Se transmiten en todas las direcciones y pueden atravesar la Tierra. Al atravesarla, experimentan variaciones medibles, usadas para obtener datos del interior del planeta.
• Se registran las variaciones. Miden el tiempo que tardan en llegar desde el origen del seísmo hasta los sismógrafos, quedando reflejado en un sismograma.
• Se comparan datos. Comparando datos de al menos tres estaciones sismológicas se puede localizar el lugar donde se ha originado y la trayectoria y velocidad de las ondas. La distancia de cada estación al epicentro es cualquiera de los puntos de una circunferencia con centro en la estación. El epicentro se encuentra en la intersección de las tres circunferencias.

Divisiones del Interior de la Tierra

Hay variaciones bruscas (discontinuidades) que indican que la onda sísmica entra en un nuevo tipo de material o en un material con un estado de viscosidad distinto. La Tierra tiene una estructura en capas.

Las Capas y Discontinuidades del Interior de la Tierra

Núcleo Interno:

1.7% del volumen terrestre. Sólido.

Núcleo Externo:

30.8%. Líquido con movimientos de convección. Crea un efecto dinamo que genera el campo magnético terrestre.

Nivel D (Capa D”):

3%. De 2,700 a 2,890 km de profundidad y de 200 a 300 km de espesor. Podría ser material denso del manto.

Zona Baja del Manto (Manto Inferior):

49.2%.

Zona de Transición del Manto:

7.5%.

Manto Superior:

10.3%. Entre 10 y 400 km de profundidad. Se cree que está constituido por peridotitas.

Corteza Oceánica:

0.099%.

Corteza Continental:

0.374%.

Principales Discontinuidades

Discontinuidad de Mohorovičić (Moho):

Situada a 10 km en el océano y a 30-40 km en los continentes. Señala un cambio de composición en las rocas. Es el límite corteza-manto.

Discontinuidad de los 670 km:

Señala el límite manto superior-inferior. El manto se vuelve más denso.

Discontinuidad de Gutenberg:

Situada a 2,900 km. Las ondas S no pasan de aquí, por lo que se cree que el núcleo externo es líquido.

Discontinuidad de los 5,100 km:

Las ondas P aumentan su velocidad. Por lo que se piensa que el núcleo interno es sólido.