¿Cómo aprenden los científicos cosas nuevas sobre el mundo?
Resumen:
- Los científicos utilizan un formalismo llamado método científico para obtener nuevos conocimientos sobre el funcionamiento del mundo.
- El método científico consiste en plantear una pregunta, formular una hipótesis, ponerla a prueba y reevaluarla en función del resultado de la prueba.
- Las hipótesis científicas nunca se pueden demostrar, pero siempre se pueden refutar.
- Si una hipótesis ha sido ampliamente probada, se convierte en una teoría científica que puede entonces aplicarse a problemas prácticos.
Vivimos en una época en la que la información es tan abundante como nunca antes en la historia de la humanidad. Con una rápida búsqueda en Internet, podemos encontrar respuestas a casi todas las preguntas; desde «¿Qué tiempo hará mañana?» hasta «¿Qué edad tiene nuestro planeta?». Sin embargo, si nos acercamos a la vanguardia de nuestro conocimiento colectivo, las respuestas son cada vez más difíciles de conseguir y a menudo requieren un esfuerzo mucho mayor que el de consultar nuestros teléfonos.
En este artículo, vamos a explorar cómo proceden los científicos para obtener nuevos conocimientos sobre el funcionamiento de nuestro mundo circundante y por qué tales conocimientos pueden ser poderosos.
En la mayoría de las disciplinas científicas, los nuevos conocimientos se obtienen siguiendo una sistemática conocida como método científico. Existe en una variedad de formas diferentes, pero puede dividirse en cuatro partes principales: (1) Caracterización de un problema y formulación de una pregunta de investigación, (2) construcción de una hipótesis y razonamiento de predicciones, (3) comprobación experimental de estas predicciones y (4) reevaluación de la hipótesis a la luz de los resultados experimentales [1].
Para ilustrar este formalismo bastante abstracto, podemos imaginar el siguiente escenario: Nos gustaría desayunar una tostada. Sin embargo, nos damos cuenta de que nuestra tostadora no funciona, y queremos investigar la razón de ello. Por lo tanto, formulamos nuestra pregunta de investigación: «¿Por qué no funciona la tostadora?» y construimos la hipótesis «La tostadora está rota». A partir de ahí, podemos derivar la predicción de que la tostadora debe seguir sin funcionar cuando la enchufamos en otra toma de corriente, lo que puede comprobarse fácilmente de forma experimental. El funcionamiento de la tostadora en un enchufe diferente puede tener dos resultados diferentes, que decidirán cómo reevaluaremos nuestra hipótesis. Si la tostadora ahora funciona, tendremos que cambiar nuestra hipótesis a «El primer enchufe estaba roto», mientras que si la tostadora sigue sin funcionar, podemos contar con esto como prueba de que nuestra hipótesis es correcta [2]. Para actuar de forma verdaderamente científica, tendríamos que intentar replicar nuestros hallazgos, continuando con la prueba de la tostadora en otros enchufes, pedir a otros científicos que reproduzcan nuestros resultados y hacer que los expertos evalúen cada aspecto de nuestro razonamiento en un proceso llamado revisión por pares.
Es importante señalar que, incluso si tenemos éxito en los tres pasos anteriores, no podemos demostrar que la tostadora está rota; podemos imaginar fácilmente escenarios en los que la tostadora no funciona en diferentes tomas de corriente, pero tampoco está rota, por ejemplo, durante un corte de electricidad. De hecho, el método científico nunca aporta pruebas para una hipótesis, sino que ofrece una forma de testarla y potencialmente refutarla [1].a
Si una hipótesis concreta puede resistir las pruebas exhaustivas de la comunidad científica, se convierte en una teoría aceptada. Eso significa que, aunque podría ser refutada en cualquier momento por nuevas pruebas, se considera «verdadera» en un sentido práctico y los nuevos trabajos se basan en ella. Estas teorías son lo que buscan los científicos, ya que son los componentes básicos de nuestra comprensión del mundo. Muchas de ellas pueden utilizarse incluso para predecir sucesos reales o hipotéticos, por ejemplo, qué ocurrirá si administramos un determinado medicamento a un paciente o imprimimos un determinado circuito en un chip de silicio. Estas predicciones pueden formalizarse como: (a) conocemos o podemos imaginar un conjunto de observaciones, y (b) conocemos una teoría que se aplica. A partir de estos dos componentes, podemos predecir que (c) se cumple. Un ejemplo famoso de esto sería que (a) Sócrates es humano, (b) todos los humanos mueren, y por tanto (c) Sócrates morirá. Sin embargo, en la realidad estas predicciones no suelen ser deterministas, sino probabilísticas, como por ejemplo (a) el paciente tiene tos, (b) un medicamento específico cura la tos en el 70% de los casos, y por tanto (c) el paciente se curará con una probabilidad del 70%. Este formalismo -aunque en formas más complejas- se utiliza habitualmente en disciplinas como la ingeniería o la medicina y ha contribuido significativamente a su éxito [1, 3].
Aprender algo verdaderamente nuevo sobre el mundo es difícil. Para evitar teorías erróneas o insuficientes, los científicos observan, hipotetizan, prueban y reevalúan de forma continua. Así, ampliamos los horizontes de nuestro conocimiento como humanidad, lo que en última instancia significa que podemos encontrar mejores respuestas a más preguntas hoy que ayer al sacar nuestros teléfonos.
Referencias:
- Poser H. Wissenschaftstheorie. 2nd ed. Stuttgart: Phillip Reclam jun. GmbH&Co. KG; 2012. https://www.reclam.de/detail/978-3-15-018995-5/Poser__Hans/Wissenschaftstheorie. Accessed January 24, 2022.
- OpenStaxCNX. Biology.; 2020. http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@14.1.
- Hempel CG, Oppenheim P. Studies in the Logic of Explanation. https://doi.org/101086/286983. 2015;15(2):135-175. doi:10.1086/286983