5. Epistemología: el conocimiento científico. (3ª ev. 19-20).

0. La epistemología o filosofía del conocimiento científico.

1. Breve historia de la ciencia.
Las ciencias experimentales constituyen una conquista tardía en la historia del ser humano. Se fundamentan en el empleo del método experimental (la verdad de una proposición se determina por su correspondencia con los hechos), y su objetivo es logra una descripción natural del orden natural, incluido el ser humano.

1.1. Los pitagóricos.
1.2. La revolución científica.
a) Superación del geocentrismo.
b) Superación de la lógica aristotélica.
c) Ciencia del movimiento.
d) Cambio de la metafísica.
e) Galileo: el método experimental o hipotético-deductivo.
1.3. Descartes y La Mettrie.
1.4. Clasificación de las ciencias.
1.5. El método científico.

1ª ¿Qué razones explican la rehabilitación de la escuela pitagórica durante el Renacimiento?
2ª ¿Qué argumento se esgrimió para justificar la ampliación del método experimental al estudio del ser humano?
3ª ¿Cuáles son los presupuestos de la investigación científica?
4ª ¿Cuáles son las etapas del método experimental?

2. Los problemas científicos.
Es científica aquella pregunta que puede ser abordada a través del método experimental. En general, las preguntas que se formulan los científicos se derivan de las teorías que están siendo investigadas, aunque también influyen otros intereses.
2.1. Problema y problema científico.
2.2. Intereses teóricos de los problemas científicos.

5ª ¿Qué es una pregunta científica?
6ª ¿Qué intereses deciden qué preguntas han de plantearse los científicos?

3. La hipótesis científica.
Una hipótesis científica es una propuesta de solución comprobable experimentalmente. Su invención y contrastación exigen imaginación. La función de las hipótesis es orientar la investigación.

3.1. ¿Cómo se formula una hipótesis científica?
3.2. ¿Qué función desempeñan las hipótesis en la investigación?

7ª ¿Qué es una hipótesis científica?
8ª ¿Qué puesto ocupa la imaginación en dicha labor?
9ª ¿Qué papel desempeña la hipótesis en la investigación científica?

4. El experimento.
Un experimento es la repetición de un fenómeno para comprobar la verdad de una hipótesis. La idea de fenómeno repetible plantea algunos problemas filosóficos, como el de su misma existencia o el de la necesidad de basar nuestro conocimiento solo en experiencias repetibles. Numerosas excepciones en el procedimiento científico, como la experimentación en condiciones ideales, plantean, a su vez, dilemas filosóficos.

4.1. ¿Puede un fenómeno suceder del mismo modo en momentos distintos?
4.2. ¿Pueden diferentes observadores percibir y comprender el mismo fenómeno de igual modo?
a) La fiabilidad de los sentidos.
b) La fiabilidad de la inteligencia.
4.3. ¿Por qué aceptar como aval del conocimiento solo las experiencias repetibles?

10ª ¿Qué es un experimento?
11ª ¿Qué objeciones cabe plantear a la suposición científica que postula la existencia de fenómenos repetibles?
12ª ¿Qué diferencia hay entre el criterio fuerte y el débil de verificación?
13ª ¿Se atiene siempre la ciencia al criterio de verificación?

5. La contrastación de hipótesis: verificación y falsación.
Cuando se comprueba experimentalmente que se dan las consecuencias previstas por una hipótesis, afirmamos su verdad, es decir, la verificamos. Sin embargo, la verificación plantea varios problemas filosóficos: no se pueden verificar los enunciados universales ni probabilísticos, y el esquema de inferencia empleado por la verificación es lógicamente incorrecto.

5.1. Problemas de la verificación.
a) El problema de la inducción: la verificación de los enunciados universales.
b) La verificabilidad de las leyes probabilísticas.
c) La falacia de la afirmación del consecuente.
d) La parábola del Pavo inductivista: Russell y Chalmers. 
e) El sesgo de confirmación.
5.2. La falsación.
a) Ventajas de la falsación frente a la verificación.
b) Problemas de la falsación.
- La falsabilidad de las proposiciones universales: las hipótesis ad hoc.
- La falsabilidad de las proposiciones particulares negativas.
- La falsabilidad de las proposiciones probabilísticas.
5.3. La conocimiento científico para Kant.

14ª ¿Qué es la verificación? ¿Qué problemas plantea?
15ª ¿Qué argumentos justifican el empleo de afirmaciones universales?
16ª ¿Qué es la falsación?
17ª ¿Qué ventajas presente frente a la verificación?
18ª ¿Qué problemas plantea?

6. Leyes, teorías y paradigmas.

La ciencia aspira a la descripción matemática de las leyes que presiden el orden natural, entendiendo por ley una función que establece una correlación entre las variables relevantes para explicar un fenómeno. El afán de matematización responde a que las matemáticas introducen precisión conceptual (al aportar criterios objetivos de significación que proporcionan una información más exacta), rigor argumental (al transmitir a la argumentación científica el rigor de la deducción matemática) y poder de predicción (al permitir averiguar valores desconocidos y establecer nuevas relaciones entre variables). Las leyes se integran en teorías, y las teorías, en paradigmas. Estos son sustituidos mediante un proceso denominado revolución científica.

6.1. Las leyes científicas.
a) La precisión conceptual.
b) El rigor argumental.
c) El poder de predicción.
d) Problemas de la matematización.
6.2. Teorías y paradigmas.

19ª ¿Qué es una ley científica?
20ª ¿Por qué el lenguaje matemático aporta más información al conocimiento científico?
21ª ¿Qué tipo de predicciones posibilita el lenguaje matemático?
22ª ¿Qué otras aportaciones ofrecen las matemáticas al conocimiento científico?
23ª ¿Qué es una teoría científica?
24ª ¿Cómo influye un paradigma en la investigación científica?
25ª ¿Qué es una revolución científica?

 0. La epistemología o filosofía del conocimiento científico.

La filosofía es un saber que se ocupa de todo (universalidad) desde un punto de vista radical (se pregunta por la esencia de eso que estudia), con la finalidad, entre otras, de desenmascarar las mistificaciones (falsificaciones, engaños que vacían la realidad de sentido). Puesto que se preocupa por todo (universalidad), no puede dejar de preguntarse por una de las instituciones más importantes desde la Revolución Científica del siglo XVII: la ciencia. Pero la epistemología (que es la pregunta filosófica por la ciencia), no tiene como objetivo saber mucha ciencia (aunque algo habrá de saber  porque la filosofía, al ser un saber de segundo grado, se pregunta después de escuchar qué se sabe sobre el asunto por el que se pregunta, con el fin de evitar la especulación). En efecto, el objetivo filosófico al preguntarse por la ciencia es la pregunta radical por la ciencia, es decir, la que se pregunta por la esencia misma de la ciencia: ¿qué es la ciencia? ¿Qué hace que eso que llamamos conocimiento científico sea científico y no otro tipo de conocimiento?

Nos preguntamos filosóficamente por el conocimiento en general al estudiar la gnoseología. La lógica, por su parte, pregunta por la validez formal de nuestros razonamientos. La epistemología es la tercera de las disciplinas filosóficas que se ocupan del conocimiento, pero de una forma de conocimiento especial, la ciencia, tan especial, que para muchos (por ejemplo para los positivistas) solo hablamos de verdad de conocimiento cuando éste es científico.

Desde la antigüedad los filósofos han reflexionado sobre la posibilidad de poder alcanzar un saber que fuera más allá de la mera opinión de unos y otros, y pudiera considerarse como conocimiento objetivo, es decir, un conocimiento que cumpliera más que ningún otro con la esencia del conocimiento: que no espera a nadie, que no conoce a nadie, por el que hay que hacer un esfuerzo sostenido para acercarse a él. Que supere las dificultades del relativismo, del escepticismo, de la posverdad:

- Del relativismo, porque, como este sostiene, todo conocimiento depende de cada sujeto, es decir, es subjetivo, depende de la cultura, de la época histórica, y de otros condicionamientos. Ahora bien, si es posible un conocimiento objetivo, entonces habrá conocimientos que no dependan de ninguna circunstancia y serán verdaderos más allá del punto de vista personal, o de cualquier otra circunstancia que afecte al sujeto que pretenden aprenderlos.

- Del escepticismo, porque, como este sostiene, ningún conocimiento es posible. Ahora bien, si es posible un conocimiento objetivo, entonces esa crítica escéptica a la posibilidad misma del conocimiento quedaría seriamente desmentida.

- De la posverdad, porque, como esta sostiene, no importa la verdad del conocimiento sino en qué medida no me molesta ni cuestiona mi forma de vivir. Ahora bien, si es posible un conocimiento objetivo, entonces habrá conocimientos que no podrán adaptarse a las conveniencias personales, sino que será la conveniencia personal la que tendrá que adaptarse a ellos.

Eso es lo que tiene de especial la ciencia. La posibilidad, como afirma Popper, de poder alcanzar un saber que vaya más allá de la mera opinión de unos y otros, y que pueda considerarse como conocimiento objetivo.  El postulado del conocimiento científico (el valor fundamental, la piedra angular, el pilar, la base, sobre la que se construye el conocimiento científico), es la objetividad, es decir, conocer los objetos, los fenómenos de la naturaleza, sin proyectar en ellos nuestras intenciones subjetivas (no podemos preguntar a los fenómenos naturales, para qué se comportan como lo hacen). Objetividad es dejar "hablar" a las cosas, describirlas tal cual.

"Objetivo" puede significar distintas cosas:

- Que se pueda demostrar por medio de un experimento que cualquiera pueda repetir.

- Que sea un conocimiento que se pueda expresar con la precisión del lenguaje artificial de las matemáticas con leyes científicas y variables bien definidas.

- Que sea un conocimiento tras el cual hay una historia de científica de progreso. Es decir, que cada vez se sabe más sobre ese asunto.

- Que ese conocimiento sea reconocido como verdadero por la mayoría de los expertos que se ocupan de él.


 1. Breve historia de la ciencia.

La ciencia, como conocimiento de la realidad basado en el método  experimental o hipotético-deductivo (sistematizado de modo canónico por Galileo Galilei), es una conquista relativamente tardía en la historia de la humanidad. Sus primeros balbuceos los encontramos en el pitagorismo, escuela de pensamiento fundada por el filósofo griego Pitágoras de Samos (570-480 a.C.). 

1.1. Los pitagóricos.

 
Los pitagóricos consideraban que era posible realizar una descripción de lo real (la fisis) urtilizando figuras geométricas y números (arjé). ¿Cómo llegaron a semejante conclusión? Parece ser que la razón radicaba en la utilización de piedrecitas para representar los números enteros: el uno era simbolizado con una piedrecita, que determina un punto del espacio; el dos, por dos piedrecitas, que determinan una línea en el espacio; el tres, por tres piedrecitas que determinan un triángulo (y una circunferencia), la figura plana más simple del espacio y aquella en la que se puede descomponer cualquier polígono; el cuatro, por cuatro piedrecitas, que determinan un tetraedro, el volumen más simple del espacio. El número 10, suma de los cuatro primeros, es la famosa tetraktys, el número capital. Si consideramos que los objetos de nuestra experiencia se componen de combinaciones de volúmenes, planos, líneas y puntos, y que estos conceptos geométricos pueden definirse mediante números enteros, parece razonable pensar que cualquier realidad experimentable pueda describirse mediante números y figuras geométricas, es decir, mediante conceptos matemáticos.

 Los pitagóricos usaron el pentagrama como un signo secreto para reconocerse unos a otros. Representa el número cinco, la vida, el poder y la invulnerabilidad

 
Sin embargo, el proyecto pitagórico no funcionó por dos motivos:

- El descubrimiento de los números irracionales.

 
Hay aspectos de la realidad que no se pueden reducir a relaciones de números enteros, como, por ejemplo, la proporción existente entre la longitud de una circunferencia y su radio (el número pi).

- La vigencia de la filosofía de Aristóteles.

Este pensador consideraba que, si bien algunos aspectos de lo real son susceptibles de ser descritos matemáticamente, otros no lo son en absoluto. Un ejemplo de esto lo proporciona lo que Aristóteles denomina estado de un cuerpo: no se puede describir por medios matemáticos el "estar viejo", por ejemplo.

1.2. La revolución científica.

El proyecto pitagórico fue olvidado durante 2000 años, hasta que lo resucitó la revolución científica del Renacimiento, protagonizado por Nicolás Copérnico (padre del heliocentrismo), Johannes Kepler (descubridor del carácter elíptico de las órbitas planetarias) y, sobre todo, Galileo Galilei, quien con frecuencia afirmaba sentirse pitagórico. 

Galileo Galilei. El ensayador.

"La filosofía está escrita en ese grandísimo libro que tenemos abierto ante los ojos -quiero decir, el universo-, pero no se puede entender si antes no se aprende a entender la lengua, a conocer los caracteres en que está escrito. Está escrito en lengua matemática, y sus caracteres son triángulos, círculos y otras figuras geométricas, sin las cuales es imposible entender ni una palabra. Prescindir de estos caracteres es como girar vanamente en el espacio."

¿Qué razones explican esta vuelta al intento de descripción matemática de la realidad? De las múltiples que suelen citarse, mencionaremos cuatro:

a) Superación del geocentrismo.

Detalle de la traducción al latín del Almagesto de Jorge de Trebisonda (c. 1451).

Las limitaciones de la física auspiciada por el aristotelismo. El sistema astronómico desarrollado por Aristóteles y Ptolomeo era sumamente complejo y mostraba numerosas deficiencias a la hora de predecir fenómenos. Almagesto es el nombre árabe del tratado astronómico Hè megalè syntaxis (‘composición matemática’, en español), escrito en el siglo II por Claudio Ptolomeo de Alejandría (Egipto). Contiene el catálogo estelar más completo de la antigüedad, que fue utilizado ampliamente por los árabes y luego los europeos hasta la alta Edad Media, y en el que se describen el sistema geocéntrico y el movimiento aparente de las estrellas y los planetas. En el Almagesto, Ptolomeo presentó la descripción de las 48 constelaciones clásicas y creó un refinado sistema para explicar los movimientos aparentes de los planetas en un sistema geocéntrico en el que el Sol, la Luna y los planetas giraban alrededor de la Tierra en círculos epicíclicos. 

El sistema copernicano (De revolutionibus orbium coelestium).

Si comparamos la representación del universo del Almagesto con la del De revolutionibus, comprenderemos enseguida la armonía y simplicidad que se gana al colocar al Sol en el centro del universo y al resto de los astros orbitando alrededor de ella de modo concéntrico. Sin embargo, Copérnico nunca se compremetió afirmando que su modelo geométrico heliocéntrico se correspondiera con el universo real. Se limitó a apostar por él como modelo matemático más armónico y bello que el geocéntrico de Ptolomeo. Será Galileo quien aportará las pruebas de que el heliocéntrico es, además de una propuesta matemática, el modelo que representa la realidad del universo.

b) Superación de la lógica aristotélica.

Francis Bacon con dieciocho años.

La preocupación principal del filósofo británico Francis Bacon (1561-1626) es la reivindicación de la experiencia como fuente de conocimiento, frente a la autoridad de la tradición y la deducción lógica (o método axiomático, que hace de la no contradicción la condición necesaria y suficiente de la verdad de una proposición). Tanto la Antigüedad como la Edad Media no concibieron la posibilidad de mejorar las condiciones de vida humana por medio de los descubrimientos de la ciencia aplicada; por ello Bacon orientó su atención a tal problema, proclamando una ruptura concentrada específicamente en la doctrina de Aristóteles. Bacon criticaba su método por ineficaz porque solo servía para debates y discusiones, pero no para producir obras que sirvieran a la vida humana. El Novum organum de Bacon (o "Indicaciones relativas a la interpretación de la naturaleza", publicada en 1620) concibe la ciencia como una técnica que puede dar al ser humano el dominio sobre la naturaleza. Trata sobre la lógica del procedimiento técnico-científico que se contrapone deliberadamente a la aristotélica (cuyo tratado se titulaba, precisamente, Órganon). Así pues, la inteligencia humana debe apropiarse de instrumentos eficaces para dominar la naturaleza, algo descuidado por Aristóteles. Este instrumento son los experimentos, que interpretan y dan forma a los datos de la experiencia sensible: el llamado empirismo. El entendimiento humano es demasiado débil y está por todas partes limitado por todo tipo de obstáculos que hay que limpiar para obtener conclusiones claras, por lo cual es necesario librarse de estos prejuicios, que él denomina en griego «eidola», «ídolos».

c) Ciencia del movimiento.

Movimiento orbital de un satélite alrededor del planeta Tierra, mostrando los vectores velocidad y aceleración.

  En la época antigua, para los griegos, no cabía hablar de ciencia del movimiento (cambio de posición respecto del tiempo medido por un cierto observador) , porque la ciencia exige conocimientos inmutables, y nada inmutable podemos decir de lo que está constantemente cambiando. Pero a partir de la época moderna, el desarrollo de nuevos conceptos matemáticos, como el de ecuación y el de función, esenciales para la nueva ciencia, al permitir la descripción matemática del movimiento, que fue recuperado, así como objeto de análisis científico.

Una masa colgada de un muelle se mueve con un movimiento armónico simple.

Onda estacionaria. formada por la interferencia entre una onda que avanza hacia la derecha  y una onda que avanza hacia la izquierda

Péndulo simple en movimiento armónico con oscilaciones pequeñas.

Las ondas pueden ser representadas por un movimiento armónico simple.

Un relámpago es el destello emitido por una corriente eléctrica, la trayectoria de los electrones de dicha corriente es una trayectoria [aproximable por un] fractal.

Ejemplo de una simulación de un sistema simple por el método de dinámica molecular: deposición de un Átomo de Cu en una superficie de Cu (001). Cada círculo ilustra la posición de un átomo; note que las verdaderas interacciones atómicas usadas en simulación son más complejas que las bidimensionales mostradas en la figura.

 d) Cambio de la metafísica.

La consolidación de una metafísica que solo consideraba reales las propiedades de los cuerpos descriptibles matemáticamente. La metafísica griega, al estudiar el arjé de la fisis, trataba de encontrar algo que no cambiara tras lo que cambiaba. Por ejemplo, Tales de Mileto encuentra el agua como elemento primordial que permanece tras los distintos estados de la materia. Platón se referirá a las ideas y Aristóteles a la esencia o forma sustancial. Sin embargo, desde el Renacimiento, con la ciencia del movimiento, parece claro que no hay nada que permanezca tras el cambio. Que, como decía Heráclito, todo cambia, nada permanece. Y que por lo tanto, buscar una ciencia de lo inmutable es tanto como buscar una ciencia de algo que no existe. La única ciencia posible es la ciencia del cambio en la medida en que ese cambio se puede representar en un lenguaje matemático.

e) Galileo: el método experimental o hipotético-deductivo.

Galileo ante el Santo Oficio, por Joseph-Nicolas Robert-Fleury.

 Galileo vinculó el proyecto pitagórico de describir lo real con medios matemáticos a la idea de experimento. Ello dio origen al método experimental, o hipotético-deductivo, cuyos presupuestos son los siguientes:

- Los fenómenos naturales están ordenados, esto es, suceden de un cierto modo que permanece más o menos constante a lo largo del tiempo.

- El orden de los fenómenos naturales se puede describir matemáticamente.

- La verdad o falsedad de las descripciones matemáticas de los fenómenos naturales se comprueba a través de experimentos.

- La descripción matemática de los fenómenos permite su predicción.

- La predicción de los fenómenos naturales hace posible su control, con lo que la ciencia experimental se vincula históricamente a un proyecto de control de la naturaleza por el hombre.

Ilustración elaborada por Galileo sobre las fases lunares

1.3. Descartes y La Mettrie.

Descartes. Cuerpo y alma son dos dimensiones distintas que solo se conectan en la glándula pineal.

En un primer momento, el método hipotético-deductivo solo se consideró apto para los procesos naturales. Así, el filósofo René Descartes estableció una distinción entre los fenómenos propios de la materia (o realidad dotada de extensión), susceptibles de una descripción matemática y los fenómenos de la conciencia (o realidad dotada de pensamiento), ajenos por completo a un tratamiento matemático y, por tanto, a la ciencia. Sin embargo, las limitaciones cartesianas al alcance del método científico fueron cuestionadas más tarde con el siguiente argumento: si la materia se puede describir matemáticamente, y todo en el hombre es materia, entonces debe ser posible abordar cualquier fenómeno relacionado con el ser humano (incluida la conciencia) desde este punto de vista. Tal fue, entre otros, el caso de la filosofía del barón de La Mettrie , que, en su afán de estudiar al hombre como una realidad material más, llegó a concebirlo como una máquina.

La Mettrie. (1709-1751)

La Mettrie era cirujano militar. Durante una fiebre hizo observaciones sobre sí mismo sobre la acción del pulso acelerado en el pensamiento, lo que le llevó a concluir que los fenómenos físicos eran los mismos cambios orgánicos en el cerebro y en el sistema nervioso. Esta conclusión la trabajó en uno de sus primeros escritos filosóficos, la “Historia natural del alma” (1745). Tal impacto tuvo su publicación que La Mettrie tuvo que refugiarse en Leiden, donde desarrolló sus teorías con gran originalidad y de la manera más completa y atrevida, en sus obras “El Hombre Máquina” y “El Hombre Planta”, tratados consistentemente materialistas. La ética de estos principios fue trabajada en sus obras el “Discurso sobre la felicidad” y “El arte de gozar o la escuela de la voluptuosidad”, donde propone que el final de la vida se encuentra en los placeres de los sentidos, y que la virtud puede reducirse a amor propio. El ateísmo es la única manera de asegurar la felicidad del mundo, que ha sido hecha imposible por las guerras de los teólogos, bajo la excusa de un "alma" inexistente. Cuando la muerte llega, la “farsa se acaba” (la farce est jouée), así que tomemos el placer mientras podamos. Tan fuerte fue la reacción contra La Mettrie y su pensamiento que éste se vio obligado a salir de los Países Bajos, para radicarse en Berlín, donde Federico el Grande no sólo le permitió continuar su práctica médica, sino que lo tituló lector de la corte. Allí La Mettrie escribió su libro principal “Discurso sobre la felicidad” (1748), que le valió el rechazo de los líderes de la ilustración como Voltaire, Diderot, y D'Holbach. 

"El hombre máquina".

 La Mettrie despeja el camino para que el método experimental se aplique a todas las dimensiones del ser humano. No solo a aquella que Descartes agrupaba en la "res extensa" (que ocupan un lugar en el espacio), sino también las realidades más específicamente espirituales que tiene que ver con su alma: personalidad, sociabilidad, aprendizaje, etc. A estas ciencias que no se limitan a estudiar las dimensiones puramente materiales del hombre (física, química, biología, medicina), sino también sus dimensiones inmateriales y más específicamente humanas, se las llama ciencias sociales o ciencias humanas. 

Autómata de 1774, conocido como “El escritor“, un mecanismo de precisión que consta de más de 6.000 piezas.

1.4. Clasificación de las ciencias.

Surgieron así, las llamadas ciencias humanas o sociales. El siguiente cuadro muestra el modo en que quedó compartimentado el conocimiento científico:

En la medida en que la física es la ciencia por excelencia, es decir, la que lleva a su máxima expresión el ideal de descripción matemática de la naturaleza, ha sido y sigue siendo el modelo al que aspiran todas las demás ciencias experimentales.

  Jonh Ziman: La credibilidad de la ciencia.

"La física se define como la ciencia dedicada a descubrir, desarrollar y refinar esos aspectos de la realidad que son susceptibles de análisis matemático."

G. H. Hardy citado por J. R. Newman en El matemático.

"Yo nunca he hecho nada útil. Ningún descubrimiento mío ha hecho, ni es probable que haga, directa o indirectamente, para bien o para mal, el menor cambio en la amenidad del mundo."

Si volvemos al cuadro anterior que divide las ciencias, observamos que la primera gran división se realiza entre las ciencias que no se basan en la experiencia (matemáticas, lógica) y las que se basan en la experiencia (ciencias empíricas). La segunda división se realiza en el seno de las ciencias empíricas, según que éstas estudien la experiencia propiamente humana (ciencias sociales, humanas o del espíritu), o de la experiencia de los seres inertes o de los seres vivos en general (ciencias naturales).

Hay ciencias empíricas que estudian tanto a los seres humanos como al resto de los seres en genral. Por ejemplo, la geografía es la ciencia que trata de la descripción de la Tierra en general, tanto de los elementos físicos (ríos, climas...) como de los elementos humanos (ciudades, industrias). Por eso la geografía general se divide a su vez en dos ramas:

- En tanto que ciencia natural, la geografía física analiza los elementos naturales (relieve, aguas, climas, vegetación...), las relaciones que se establecen entre ellos y las relaciones de la naturaleza y las personas. Entre sus ámbitos de estudio se encuentran: la geomorfología (relieve), la hidrología (aguas), la biogeografía (seres vivos, sobre todo fauna y vegetación) y la climatología (clima).

- En tanto que ciencia humna (social o del espíritu), estudia a las personas: cómo se distribuye la población y què características tiene, cuáles son las actividades económicas, qué grado de desarrollo tienen los países y por qué... Dentro de la geografía humana se distinguen: la demografía (población), la geografía económica (economía), la urbana (ciudades), la rural (campo y sus actividades), la geopolítica (organizaciónde los Estado sy sus relaciones).  

1.5. El método científico.
 
La palabra "método" procede del griego métodos que significa "camino". Un camino constituye un medio -y, por extensión, un modo de proceder- para llegar a algo. Aplicado a la ciencia, alude a un modo de conocimiento riguroso: el método científico. Un método científico ordena las fases de la investigación. De este modo, el método experimental consta de los siguientes pasos: problema, hipótesis, experimentación y ley-teoría-paradigma. 

Método experimental o hipotético-deductivo de Galileo.

2. Los problemas científicos.

2.1. Problema y problema científico.

Un problema científico es, en primer lugar, una pregunta sobre la razón por la que sucede algo (por ejemplo: la caída de los cuerpos por un plano inclinado), sobre el modo en que algo "funciona", y para la que, en principio, no tenemos una respuesta. No obstante, no toda pregunta se considera científica. Por ejemplo, si nos cuestionamos cómo surge la inspiración artística, nos estamos planteando una pregunta que no suele admitirse como científica. El asunto, por tanto, resulta más complicado de lo que a primera vista parece. Es científica, se supone, aquella pregunta que puede ser abordada mediante el método experimental. Pero... ¿cómo se puede determinar la accesibilidad de un problema al método experimental?
 

2.2. Intereses teóricos de los problemas científicos.

En general, las preguntas que los científicos tratan de contestar mediante el método experimental vienen exigidas por la comprobación de las teorías científicas en vigor. Así, el experimento de Michelson-Morley para medir la velocidad de la luz trataba de demostrar la existencia del éter, un fluido cósmico que había sido postulado a fin de explicar la propagación de las ondas electromagnéticas por el espacio. Son, pues, intereses teóricos los que presiden buena parte de la investigación científica que se realiza en cada momento de la historia del desarrollo de las ciencia. Ahora bien, con respecto a los intereses que están detrás del científico, hay que tener en cuenta dos aspectos:

- Los intereses teóricos funcionan a veces, no como un acicate para la investigación, sino como un freno de la misma: las teorías científicas vigentes se organizan en un corpus teórico, denominado paradigma, que tiende a suprimir las investigaciones que pretenden refutarlo y a ocultar los datos que efectivamente lo cuestionan.

- Los intereses teóricos no son los únicos que mueven a los científicos.

Fernando Savater. Ética de urgencia.

 
"Hay cosas que me afectan personalmente que es mejor dejar en manos de especialistas. Cuando tu cuerpo falla y tienen que operarte, no coges el cuchillo y te abres la carne tú mismo. Vas a buscar un experto que merezca tu confianza y te pones en sus manos. La sociedad está llena de profesionales especializados. Pueden pilotar el avión por ti, hacerte tu casa...

Pero nadie puede ser tú por ti. Hay una serie de cosas importantes que no puedo delegar. Debo ser yo quien hable, quien decida, quien actúe, aunque luego sea para adherirme a la mayoría, es igual, lo tengo que decidir yo, no lo puede decidir otro. Y hay que estar alerta, porque es un derecho que constantemente van a querer comprarte o suprimir." 

3. La hipótesis científica.

Los científicos usan el método científico para hacerse preguntas acerca del mundo natural. El método científico empieza con una observación, la cual lleva a los científicos a hacerse una pregunta. Entonces él o ella plantearán una hipótesis, una explicación comprobable que responda a la pregunta. Una hipótesis es una respuesta que se aventura para resolver un problema científico previamente formulado. Es como si el científico, al lanzar una hipótesis, apostara que la solución a la interrogante X es Y.

Una hipótesis no necesariamente es correcta. Más bien es la "mejor suposición" y los científicos deben ponerla a prueba para ver si realmente es correcta. Los científicos comprueban las hipótesis haciendo predicciones: si la hipótesis x es correcta, entonces Y debería ser cierta. Luego, realizan experimentos u observaciones para ver si las predicciones son correctas. Si lo son, la hipótesis tiene sustento. Si no, es el momento de plantear nuevas hipótesis. 

Ahora bien, el método científico no admite cualquier hipótesis, sino solo aquellas cuya verdad o falsedad puede determinarse de acuerdo con dicho método, esto es, mediante un experimento; nos topamos de nuevo con que la cuestión esencial es la validación experimental.

3.1. ¿Cómo se formula una hipótesis científica?

Para formular hipótesis con posibilidades de resultar verdaderas, lo fundamental es tener imaginación. Aunque parezca difícil de creer en un primer momento, la imaginación es parte esencial del desarrollo científico, y ello por dos razones:

- Es la facultad empleada para elaborar las conjeturas razonables que se proponen como explicación de los problemas analizados. ¿Acaso no hace falta imaginación para conjeturar que la estructura de la molécula de benceno es un anillo hexagonal?

- Es la facultad que permite diseñar los experimentos que contrastan las hipótesis propuestas. Por ejemplo, ¿qué experimento podría idearse para demostrar que las anguilas se orientan por la memorización de las variaciones de la salinidad y la temperatura de las aguas?

La ciencia no es una actividad sin lugar para la imaginación ni la creatividad. Se asemeja al arte mucho más de lo que parece: en la pasión por las cuestiones que suscita y en la imaginación que se requiere para elaborar y contrastar hipótesis.

3.2. ¿Qué función desempeñan las hipótesis en la investigación?

 Una hipótesis sirve para orientar la investigación, al determinar qué correlaciones de los fenómenos deben someterse a experimentación. Supongamos, por ejemplo, que se desea estudiar la causa o las causas de la subida de las mareas. Este fenómeno se halla rodeado, a su vez, de infinidad de fenómenos que podrían actuar como causa: el grado de inclinación de la costa, las corrientes marinas, los vientos, los campos gravitatorios, las fuerzas inerciales derivadas de los movimientos terrestres la tectónica de placas... ¿Por dónde empezar? Dependerá de la hipótesis que manejemos.

4. El experimento.

Un experimento es la producción repetible de un hecho cuyas variables relevantes, en función de la hipótesis investigada, se pueden controlar, y que determina la verdad o falsedad de dicha hipótesis. Esta comprobación experimental de la hipótesis es denominada contrastación. Por tanto, es científica aquella hipótesis de la que se deduce un hecho susceptible de ser reproducido y que determina la verdad o falsedad de la misma. Esta propiedad de la hipótesis de permitir la deducción de hechos observables es lo que hace que al método científico se lo denomine también método hipotético-deductivo.

¿Cómo puede garantizar el científico que el hecho o los hechos derivados de una hipótesis sean observables? Solo si es capaz de producirlos. Así pues, no basta con que de la hipótesis se deriven hechos observables; es necesario también que estos hechos puedan ser producidos para garantizar su observación. Y precisamente porque pueden ser producidos para garantizar su observación. Y precisamente porque pueden ser producidos son susceptibles de ser reproducidos para que los demás miembros de la comunidad científica puedan presenciarlos. La demostración científica de las ciencias experimentales consiste en la reproducción (repetición) de un experimento que muestra que se producen los hechos que de la hipótesis se derivan.

Cuando es posible, los científicos comprueban sus hipótesis usando experimentos controlados. Un experimento controlado es una prueba científica hecha bajo condiciones controladas, esto es, que solo uno (o algunos) factores cambian en un momento dado, mientras que el resto se mantiene constante. 

¿Cuáles son los ingredientes principales de un experimento controlado? Para ilustrarlo, consideremos un ejemplo sencillo.

Supón que decido cultivar germen de soya en mi cocina, cerca de la ventana. Siembro unas semillas de soya en una maceta con tierra, los pongo en el alféizar de la ventana y espero a que germinen. Sin embargo, después de varias semanas, no hay germinado. ¿Por qué? Bueno... resulta que olvidé regar las semillas. Así que mi hipótesis es que no germinaron por falta de agua.

Para comprobar mi hipótesis, realizo un experimento controlado. Para ello, coloco dos macetas idénticas. Ambas tienen diez semillas de soya sembradas en el mismo tipo de tierra y están colocadas en la misma ventana. De hecho, solo hay algo que las diferencia:

Riego una de las macetas todas las tardes. La otra maceta no recibe nada de agua. Después de una semana, germinaron nueve de diez semillas de la maceta que recibe riego, mientras que en la maceta seca no germinó ninguna. ¡Parece que la hipótesis "las semillas necesitan agua" es probablemente correcta! Veamos cómo este sencillo experimento ilustra las partes de un experimento controlado.

Hay dos grupos en el experimento, los cuales son idénticos excepto porque uno recibe un tratamiento (agua) y el otro no. El grupo que recibe el tratamiento (en este caso, la maceta con agua) se llama grupo experimental, mientras que el que no lo recibe (en este caso, la maceta seca) se denomina grupo control. El grupo control proporciona la base que nos permite ver si el tratamiento tiene algún efecto.


El factor que es diferente entre el grupo experimental y el control (en este caso, la cantidad de agua) se conoce como variable independiente. Esta variable es independiente porque no depende de lo que pase en el experimento. De hecho, es algo que el investigador elige, hace o añade al experimento.

En contraste, la variable dependiente en un experimento es la respuesta que medimos para ver si el tratamiento tuvo algún efecto, que en este caso es la cantidad de semillas germinadas. La variable dependiente depende de la variable independiente (en este caso, la cantidad de agua) y no al revés.

Los datos experimentales son las observaciones hechas durante el experimento. En este caso, los datos recopilados son la cantidad de semillas de soya germinadas después de una semana.

En contraste, la variable dependiente en un experimento es la respuesta que medimos para ver si el tratamiento tuvo algún efecto, que en este caso es la cantidad de semillas germinadas. La variable dependiente depende de la variable independiente (en este caso, la cantidad de agua) y no al revés.

4.1. ¿Puede un fenómeno suceder del mismo modo en distintos momentos?

Para que un fenómeno cualquiera sea repetible, tienen que darse dos requisitos, ambos problemáticos desde un punto de vista filosófico: que el fenómeno suceda del mismo modo en momentos distintos y que los observadores lo contemplen de la misma forma en los distintos momentos en que tienen lugar.

 
Veamos el siguiente caso real de investigación. A lo largo del siglo XVII se produjo una apasionada controversia en torno a la llamada teoría de la generación espontánea, según la cual la vida surgen espontáneamente de la materia inerte. Para demostrar esa tesis, John T. Needham,  un sacerdote inglés, realizó en 1745 el siguiente experimento: tomó cierta cantidad de caldo de cordero previamente hervido para destruir todos los mircoorganismos que pudiera contener y lo echó en una botella que tapó herméticamente con objeto de que ningún organismo pudiera penetrar tampoco desde el exterior. Después calentó la botella y el caldo poniéndolos sobre ascuas para acabar con los animalillos o huevos que hubiesen podido quedar dentro. Guardó el frasco durante unos días y, tras abrirlo y examinar al microscopio una muestra de su contenido, descubrió un bullicioso enjambre de animalillos. ¡La teoría de la generación espontánea era verdad! (La ciencia se encargaría más tarde de demostrar su error).

Pues bien, llamemos ahora E al experimento citado y E' a su repetición en otro instante temporal cualquiera, y planteémonos la siguiente pregunta: ¿es E igual a E'? Consideremos, para empezar, uno de los parámetros que determinan  el experimento realizado: la temperatura (t) a la que se calienta el líquido. ¿Será igual t en E que t' en E'? La respuesta es negativa. Es posible aumentar incesantemente la precisión de cualquier medida con solo incrementar el número de dígitos decimales. Pero cuanto más afinemos en la precisión de la medida, más difícil será que los parámetros medidos sean idénticos. También se intensificará la dificultad de considerar iguales a los fenómenos estudiados si aumentamos el número de parámetros comparados (volumen de caldo, capacidad del recipiente...). A decir verdad, resulta imposible que haya dos fenómenos idénticos en el universo, pues todos los parámetros que intervienen en ellos diferirán en mayor o menor medida: no hay fenómenos repetibles.
 

En los laboratorios de ultra precisión, una de las líneas de investigación de creciente desarrollo está orientada al desarrollo de nuevos sistemas de medición e inspección de piezas que permitan realizar mediciones actualmente no posibles o realizados por medios externos, con una importante pérdida de precisión y productividad. Cabe destacar en este ámbito la línea de medidores ópticos y láser para ruedas y ejes de ferrocarril, los medidores láser para álabes de turbina de avión, todos ellos sistemas de medición sin contacto, o la familia de medidores para piezas cilíndricas multidiámetro. Otras áreas de desarrollo son las técnicas de fotogrametría también de medición sin contacto y la identificación defectos mediante ensayos no destructivos con tecnologías de ultrasonidos y sistemas electromagnéticos (corrientes EDDY), y ultrasonidos láser.

 Pesas de alta precisión para medidas de peso estándar

 4.2. ¿Pueden diferentes observadores percibir y comprender el mismo fenómeno de igual modo?

Como hemos dicho, un experimento consiste en la repetición de un fenómeno observable; por tanto, lo que debe repetirse no es solo el fenómeno, sino también su observación, en la que intervienen la percepción, que nos hace presentes los fenómenos, y la inteligencia, que nos permite interpretarlos. 



a) La fiabilidad de los sentidos.

La percepción es el resultado de un proceso de interacción entre el organismo y el medio, consistente en la traducción biológica a contenidos perceptivos de los estímulos fisicoquímicos que llegan a los sentidos. Los contenidos perceptivos dependen, por tanto, de la realidad fisicoquímica percibida y de la realidad del organismo que la traduce. Por lo tanto, la percepción tiene dos rasgos esenciales:

- Es selectiva. De toda la gama de estímulos fisicoquímicos existentes, un organismo percibe aquellos fundamentales para desarrollar su conducta.

- Es adaptativa. La información proporcionada por los sentidos es la que permite al ser vivo su adaptación al medio.

 
Esto significa que el animal percibe lo que necesita percibir. Así, por ejemplo, la rana necesita percibir las moscas (alimento) volando a su alrededor, por lo que su sistema visual le informa de su presencia mediante la captación de cuatro rasgos: contornos oscuros, convexos, que se mueven y que producen cambios de iluminación. Su sistema perceptivo responde a es necesidad de un modo tan especializado que este batracio no es capaz de ver moscas inmóviles o muertas. Ahora bien, si se percibe solo lo que es necesario percibir, ¿no dará la percepción una imagen distorsionada de la realidad?

b) La fiabilidad de la inteligencia.

Es la facultad que permite desvelar la estructura de la realidad a partir de los datos proporcionados por los sentidos y, con ello, dar una respuesta a la realidad. Pero:

- Resulta obvio que a veces la inteligencia humana se equivoca, bien al aplicar las leyes lógicas que regulan las operaciones de las ciencias formales -a veces, como afirmaba Descartes, al operar me equivoco- o bien al considerar que una cosa es lo que en realidad no es (por ejemplo, hasta comienzos del siglo XX se pensaba que la ballena era un pez y no un mamífero).

- Cabe preguntarse si las leyes que rigen nuestra inteligencia (abstraer, discernir, definir, entender, formalizar y simbolizar), coinciden con las leyes que presiden la realidad.

- Si nuestra intelección de lo real fuese exacta, no habría disparidad de concepciones del mundo, entre las personas, las culturas... Sin embargo, es un hecho que las hay; luego, la inteligencia puede engañarnos.

Parece evidente, por consiguiente, que la inteligencia puede engañarnos, bien porque no capta toda la realidad, bien porque, al captarla, la distorsiona.

4.3. ¿Por qué aceptar como aval del conocimiento solo las experiencias repetibles?

Hemos dicho que la ciencia pretende fundar su conocimiento solo en experiencias repetibles. Pero, ¿por qué restringir la fuente de nuestro conocimiento a dichas experiencias? ¿Acaso las experiencias irrepetibles no nos aportan conocimiento? 

¿Hasta qué punto afectan los problemas señalados al desarrollo del conocimiento científico? Es evidente que, a pesar de estos problemas, la ciencia funciona perfectamente, y lo más sorprendente es que lo hace sin respetar en exceso la exigencia de que sus conocimientos sean repetibles.

En algunos casos, no hay manera alguna de comprobar una hipótesis por medio de un experimento controlado (ya sea por razones prácticas o éticas). En ese caso, un científico puede poner a prueba la hipótesis haciendo predicciones sobre patrones que deberían verse en la naturaleza si la hipótesis es correcta. Entonces, puede recopilar datos para ver si el patrón realmente está allí.

En efecto, la ciencia acepta como comprobación de hipótesis científicas fenómenos que son, ciertamente, observables, pero que no estamos en disposición de reproducir por el mero hecho de que escapan a nuestro control. Por ejemplo, la teoría de la relatividad de Einstein postula que el espacio físico es curvo. Esta curvatura se pudo comprobar gracias a un eclipse total de Sol que tuvo lugar el 29 de mayo de 1919. Puede ser que un eclipse constituya una experiencia capaz de avalar una teoría, pero desde luego no es una experiencia cuya repetición pueda provocarse.

Imagen tomada por los astrónomos que realizaron el experimento durante el eclipse del 29 de mayo de 1919 para comprobar la predicción de Albert Einstein. 

Este problema condujo al filósofo inglés Alfred J. Ayer a distinguir entre verificabilidad en sentido fuerte, que recae en una experiencia que se puede repetir, y verificabilidad en sentido débil, que recae en una cuya repetición no es posible, pero que es observable dadas determinadas condiciones que pueden precisarse. Así, cabe detallar las condiciones de la observación de un eclipse (aunque el fenómeno no pueda repetirse a voluntad), pero no las que permitirían observar a Dios. ¿Resuelve la distinción de Ayer el problema? Lo cierto es que, con frecuencia, la ciencia ni siquiera respeta el criterio de verificación en sentido débil. No lo hace, por ejemplo, cuando apela a la experimentación en condiciones ideales, aquellas que son imposibles físicamente, si bien imaginables.
  Un claro ejemplo de experimentación en condiciones ideales es el siguiente. Según el principio de inercia, un cuerpo permanece en movimiento uniforme y rectilíneo mientras no haya una fuerza que actúe sobre él. Este principio tal vez sea cierto, pero no es posible que se dé en el universo la situación que enuncia, porque siempre intervendrá algún tipo de atracción por mínima que sea. Cabe imaginar un rozamiento cero, pero no es posible siquiera diseñar una situación físicamente posible en la que el rozamiento sea nulo.
  
Sin embargo, experimentos que parecían imposibles hace años, se van pudiendo acometer, eso sí, con dispositivos costosísimos y de uso muy limitado. Es el caso de los aceleradores de partículas. Un acelerador de partículas es un dispositivo que utiliza campos electromagnéticos para acelerar partículas cargadas a altas velocidades, y así, hacerlas colisionar con otras partículas.​ De esta manera, se generan multitud de nuevas partículas que -generalmente- son muy inestables y duran menos de un segundo, esto permite estudiar más a fondo las partículas que fueron desintegradas por medio de las que fueron generadas. Los aceleradores de partículas imitan, en cierta forma, la acción de los rayos cósmicos sobre la atmósfera terrestre, lo cual produce al azar una lluvia de partículas exóticas e inestables. Sin embargo, los aceleradores prestan un entorno mucho más controlado para estudiar estas partículas generadas, y su proceso de desintegración.

Área del Fermilab (Chicago), uno de los aceleradores más grandes del mundo.

5. La contrastación de hipótesis: verificación y falsación.

Como ya se ha afirmado, el experimento pretende mostrar la verdad o falsedad de la hipótesis investigada. En el primer caso se habla de verificación, y en el segundo de falsación.

5.1. Problemas de la verificación.

Una hipótesis es verdadera si se comprueba que los hechos que se derivan de ella se dan en la realidad. La demostración de esta coincidencia de la hipótesis se denomina verificación de la hipótesis y responde al siguiente esquema:

"Si la hipótesis fuese verdadera, entonces pasarían tales cosas.
Pasan tales cosas.
Por tanto, la hipótesis es verdadera."

La verificación como fundamento de la verdad de una hipótesis plantea dos tipos de problemas. Por un lado, la verificación asume un esquema de argumentación lógicamente incorrecto; por otro, no permite verificar enunciados que, sin embargo, se consideran científicamente verdaderos, como son los universales y probabilísticos. Comencemos por estos últimos.

a) El problema de la inducción: la verificabilidad de los enunciados universales

Supongamos que se desea verificar la hipótesis de que la fuerza de atracción que ejercen entre sí los cuerpos es directamente proporcional al producto de sus masas: ¿con cuántos cuerpos se ha de experimentar para mostrar la verdad de esta hipótesis? Evidentemente con todos, pues al decir "los cuerpos" nos estamos refiriendo a todos. Está claro, no obstante, que no se puede experimentar con todos los cuerpos del universo, no solo porque sean innumerables, sino porque ni los cuerpos el pasado (que ya no están) ni los del futuro (que todavía o están) son accesibles a la experimentación. Sin embargo, insistimos, la afirmación afecta a todos los cuerpos, no solo a algunos, e incluye más información de la que la experiencia proporciona, lo cual es incorrecto desde un punto de vista estrictamente lógico.

Ahora bien, la ciencia hace afirmaciones universales por dos razones:

- Lo que dicen es congruente con la totalidad de nuestra experiencia de la realidad. Se afirma que todos los hombres son mortales porque creemos que tal observación es avalada por la totalidad de la experiencia humana.

- Se presupone que el universo que nos rodea es homogéneo, es decir, que se comporta del mismo modo en todas partes.

¿Legitiman estas dos razones que las proposiciones universales vayan más allá de lo que la experiencia proporciona? Desde el punto de vista lógico, la respuesta es negativa.

b) La verificabilidad de las leyes probabilísticas.

La afirmación "la probabilidad de que, al tirar un dado, salga 6 es de 1/6" es una ley probabilística. ¿Cómo demostrarla? Tirando el dado. El problema es cuántas veces. El enunciado anterior significa que si lanzamos el dado una serie infinita de veces, el 6 saldrá en 1/6 de ocasiones. Pero no se puede lanzar el dado infinitas veces; luego, es imposible verificar tal afirmación.

Fernando Colina. La evidencia.
 

"(...) bajo la protección de la evidencia, unos psiquiatras pueden afirmar que la esquizofrenia afecta al un por ciento de la población, mientras que otros lo elevan a diez sin más pruebas. Incluso estos últimos, impávidos ante el incremento de la supuesta enfermedad, aún les parece poco y creen diagnosticar por debajo de la realidad. Por eso suelta esa tremenda frase, portentosamente locuaz, de que ese padecimiento está 'infradiagnosticado', y se quedan tan frescos. Como si quisieran emular al Dr. Simón Bacamarte, personaje de 'El alienista' de Machado de Assís, que con su abnegación científica ingresó, incluida su esposa y finalmente a sí mismo, a media población de Itaguaí."

c) La falacia de la afirmación del consecuente.

 La verificación adopta una argumentación que, desde un punto de vista lógico, es incorrecta y que se denomina falacia de afirmación del consecuente:

"Si A es verdad, entonces sucederá B.
Sucede B.
Por tanto, A es verdad".

Acelerador de partículas.

Si analizamos las premisas, veremos que esta conclusión no es válida. La primera premisa es una implicación, que consta de dos partes: el antecedente de la implicación y el consiguiente o consecuente de la implicación. La implicación afirma que siempre que se da A (antecedente), se produce también B (consecuente).

La segunda de las premisas afirma que se ha comprobado (experimentalmente) que se da B. Sin embargo, de ahí no se puede concluir que se da el antecedente A, porque B puede ser la consecuencia de otros antecedentes distintos de A, por ejemplo C, D ó E. El siguiente razonamiento sirve para aclarar esto:

"Si Pedro va a la fiesta, también irá Marta.
Marta va a la fiesta.
Por lo tanto, Pedro va a la fiesta".

Es obvio que el argumento es incorrecto, puesto que Marta puede ir a la fiesta por causas diferentes a que también vaya Pedro. Esto nos obliga a perseverar en la investigación científica, porque siempre cabe dudar de la veracidad de la hipótesis afirmada.

d) La parábola del pavo inductivista.

El pavo inductivista es una historia propuesta por Bertrand Russell​ para advertir sobre los peligros de obtener conclusiones basadas únicamente en observaciones, por muchas observaciones de las que podamos disponer. Originalmente, Russell hablaba de un pollo inductivista, pero Chalmers reformuló la historia desde el punto de vista de un pavo al entender que así la conclusión era más fácil de entender.

Chalmers cuenta la historia de un pavo que en su primera mañana en una granja avícola comió a las nueve de la mañana; pero al tratarse de un pavo racional e inductivista no sacó conclusiones precipitadas, sino que esperó hasta tener un elevado número de observaciones de que comía a las nueve de la mañana antes de llegar a una conclusión; el pavo realizó múltiples observaciones en una gran variedad de circunstancias, desde distintos días de la semana, distintas estaciones del año, y distintos tipos de clima; animado por dichas observaciones llegó a la conclusión de que "siempre comía a las nueve de la mañana"; sin embargo, la víspera del día de Navidad, en vez de darle comida, le cortaron el cuello, demostrando así la falsedad de su conclusión.

Lo que se pretende con esta historia es mostrar la irracionalidad de la inferencia inductiva, no importa cuantos resultados "verdaderos" se tengan, puede llevarnos a una predicción falsa, y que la ausencia de prueba no es prueba de ausencia. 

e) El sesgo de confirmación.

 Los sesgos de confirmación son consecuencia del procesamiento de información, que no debe confundirse con la profecía autocumplida, en la que el comportamiento de la gente hace que sus expectativas se cumplan. ​ Algunos psicólogos usan el término "sesgo de confirmación" para referirse a cualquier forma por la que la persona evita rechazar una creencia, bien en la búsqueda de pruebas, en la interpretación de estas o en el momento de recordarlas. Otros restringen el término a la recopilación selectiva de pruebas.

Francis Bacon. Novum organum:​

"El entendimiento humano, una vez que ha adoptado una opinión […] dibuja todo lo demás para apoyar y mostrar conformidad con ella. Y pese a haber un gran número de ejemplos, y de peso, que muestran lo contrario, los ignora o desprecia, prescinde de ellos o los rechaza". 

Lee Ross y Craig Anderson:

"Las creencias pueden sobrevivir a potentes desafíos lógicos o empíricos. Pueden sobrevivir e incluso salir reforzadas por las pruebas que la mayoría de observadores sin compromiso considerarían debilitadoras lógicas de tales creencias. Pueden incluso sobrevivir a la total destrucción de su base probatoria original."

El término «sesgo de confirmación» fue acuñado por el psicólogo inglés Peter Cathcart Wason. ​ En un experimento publicado en 1960, desafió a los sujetos a que identificaran una regla que aplicaba en tres números. Al principio, se les dijo que (2, 4, 6) cumplía con la regla. Así los sujetos podían crear sus propias series y el investigador les confirmaba si la serie cumplía o no con la regla.​

Aunque la regla ciertamente era sencilla («cualquier secuencia creciente»), los sujetos encontraron grandes dificultades para averiguarla, decantándose con frecuencia por reglas mucho más complejas, como «el número del medio es la media del primero y el último». ​ Los sujetos parecían probar únicamente ejemplos positivos, con secuencias que cumplían con su hipotética regla. Por ejemplo, si consideraban que la regla era «cada número es dos unidades mayor que su predecesor», creaban series que cumplieran esta regla, como (11,13,15) en lugar de secuencias como (11,12,19), que no la cumplirían.​

Wason aceptó el falsacionismo, según el cual una prueba científica de una hipótesis es un intento serio de falsarla. Interpretó que sus resultados mostraban una preferencia por la confirmación sobre la falsación, acuñando el término «sesgo de confirmación».


5.2. La falsación.




Todos estos problemas en torno a la verificación llevaron al filósofo austriaco Karl Popper (1902-1994) a afirmar que, a través de la contrastación experimental, solo podemos estar seguros de la falsedad de una hipótesis. En efecto, una proposición universal no puede verificarse con un experimento y, por tanto, jamás se puede estar seguro de su verdad; sin embargo, sí que es suficiente un solo experimento para demostrar su falsedad, es decir, para falsarla. La conclusión de esto es que no se puede estar seguro, con certeza lógica absoluta, de la verdad de las hipótesis científicas. La ciencia aparece a los ojos de Popper como una actividad de investigación constante que nos ayuda a acercarnos paulatinamente a la verdad a través de la refutación de hipótesis falsas, pero sin alcanzarla jamás.

Ahora bien, ¿cómo se falsa una hipótesis? Comprobando que los hechos que de la misma se derivan no se dan en la realidad. La contrastación de esta no coincidencia es lo que se denomina falsación de la hipótesis, y su esquema de argumentación, que responde a la ley lógica denominada modus tollens, es el siguiente:

"Si la hipótesis fuera verdadera, entonces pasarían tales cosas.
No pasan tales cosas.
Por tanto, la hipótesis es falsa."

Modus tollens

a) Ventajas de la falsación frente a la verificación.

La falsación presenta dos ventajas:

- En primer lugar, la argumentación de la falsación es irreprochable desde un punto de vista lógico.

- En segundo lugar, se puede aplicar a las proposiciones universales: basta con encontrar una excepción para demostrar la falsedad de una afirmación universal referida a todos los casos posibles. Si un científico defendiera, por ejemplo, que ningún mamífero pone huevos -proposición universal referida a todos los mamíferos-, bastaría con llamarle la atención sobre el ornitorrinco para que cayese en la cuenta de la falsedad de su afirmación.

Huevos de ornitorrinco eclosionando.

b) Problemas de la falsación.

No obstante estas ventajas, la falsación no está libre de problemas filosóficos: no todas las proposiciones científicas que se tienen por verdaderas pueden falsarse, y muchas de las que se falsan se reformulan para preservar su verdad hasta que surja una teoría alternativa.

- La falsabilidad de las proposiciones universales: las hipótesis ad hoc.

En la práctica, los científicos no suelen rechazar una ley general que funciona bien en muchos casos tan solo porque falla en alguno. Reformulan sus afirmaciones para que, estableciendo las falsedades o excepciones que la experiencia exigen, sigan siendo verdaderas. Así, el científico de nuestro ejemplo anterior, tras descubrir al ornitorrinco, podría sugerir que "ningún mamífero pone huevos a excepción del ornitorrinco". A las hipótesis introducidas para reformular las proposiciones universales que han sido falsadas por una o varias excepciones se las denomina hipótesis ad hoc. Para salvar una teoría universal, se introducen las hipótesis ad hoc que hagan falta mientras no se disponga de una solución más adecuada, recurso que responde a una finalidad práctica pero no a un esquema lógico.

-  La falsabilidad de las proposiciones particulares negativas.

 Una proposición particular negativa es un enunciado del tipo "hay al menos un mamífero que no pone huevos". ¿Cómo se demostraría que esta afirmación es falsa? Mostrando a todos los mamíferos y comprobando que ninguno pone huevos. Pero ya hemos visto al hablar de la verificación de los enunciados universales que no puede mostrarse a todos los miembros de semejante conjunto. Luego, las proposiciones particulares negativas no son falsables.

- La falsabilidad de las proposiciones probabilísticas.


 Retomemos el ejemplo del dado y supongamos que alguien afirma que todas las caras del mismo tienen la misma posibilidad de salir. Se tira el dado un número de veces lo suficientemente alto (100 000, por ejemplo) y se observa que no han salido todas las caras el mismo número de veces. Esto no significa que dicha afirmación sea falsa, porque la equiprobabilidad solo quedaría patente si el número de tiradas fuera infinito, algo imposible de realizar. Luego, no es posible demostrar la falsedad de la equiprobabilidad ni de ningún otro pronóstico establecido por la probabilidad: las leyes probabilísticas no se pueden verificar ni falsar.

5.3. El conocimiento científico para Kant.



Ya hemos visto el criterio de demarcación científica de Galileo, es decir, las condiciones que tiene que cumplir un conocimiento para ser científico: experimento y matematización de resultados.

Kant propone un criterio de ciencia menos estricto, menos duro, más amplio, más globalizador. Para que un conocimiento que se presenta como científico lo sea de verdad, tienen que darse dos condiciones:

a) Que la razón avance y no quede estancada. Es decir que haya un  progreso histórico claro. Que lo que se sabía antes sobre ese asunto es claramente menos que lo que se sabe ahora.

b) Que haya consenso en la comunidad de sabios, es decir, que los especialistas sobre ese asunto están de acuerdo en que la explicación científica que se le da está aceptada por todos como la mejor.

El conocimiento objetivo que produce la ciencia no siempre requiere, para ser producido, de las mismas condiciones que establecía Galileo para las únicas ciencias naturales de su tiempo: la física y la cosmología. La reproducción de los fenómenos naturales en las condiciones artificiales de un experimento y la matematización de los resultados no siempre están presentes en el conocimiento científico. Éste tiene sentidos distintos del de la física, y muchos de ellos no requieren ni de las matemáticas ni de los experimentos. Sin embargo, se las sigue considerando explicaciones científicas porque ofrecen respuestas comprensibles y clarificadoras a un por qué que se ha planteado a partir de un suceso particular. Esta sería la definición más equilibrada de "explicación científica".

Habría una versión "dura" de la explicación científica que nace de la Nueva Ciencia de Galileo: un problema queda explicado científicamente cuando se establece en una ley matemática las regularidades que se observan en un experimento. Sin embargo, con esta definición no podríamos estudiar casi nada. Sobre todo, quedaría fuera cualquier intento de explicación científica sobre lo que hacen los seres humanos. Por eso, es más oportuno ofrecer una definición más "blanda" de explicación científica, como aquella que ofrece respuestas comprensibles y clarificadoras a un por qué que se ha planteado a partir de un suceso particular. En concreto, Kant ilustra bien esta condición que todas las ciencias pueden tener en común, incluso aquellas que no pueden someterse a experimentos ni expresarse en lenguaje matemático. Toda ciencia, ya lo hemos dicho, debe tener tras de sí una historia de progreso y de avance en las investigaciones de las que se ocupe, y toda ciencia debe ser capaz de reunir a sus expertos en un amplio consenso alrededor de los resultados que vayan alcanzando sus investigaciones.

 6. Leyes, teorías y paradigmas.

6.1. Las leyes científicas.

Las leyes naturales son las que determinan cómo suceden los fenómenos de la naturaleza. La ciencia tiene la pretensión de ofrecer una traducción de estas leyes en términos matemáticos: se trata de las leyes científicas, que se definen como las funciones que establecen una correlación entre las variables relevantes que explican un fenómeno.

La ley de la gravitación universal, por ejemplo, es una ley natural que a la pregunta de por qué caen los cuerpos, responde: por la acción de la fuerza de la gravedad, que se rige por la siguiente expresión matemática:



Como hemos visto, en la definición de ley científica intervienen dos importantes conceptos:

- Función.

Es una relación entre dos conjuntos que asigna a cada elemento del primero un solo elemento del segundo. Efectivamente, en nuestro ejemplo se asigna a F un valor en función de los valores determinados que adopten m1, m2 y d. Es decir, el valor de F depende de su relación con m1, m2 y d. Con la función se establece el valor de una variable, que depende de los valores de las otras variables incluidas en la función.

- Variables relevantes.

Son las que inciden en el fenómeno investigado. ¿Incide en la caída de los cuerpos su color? Evidentemente no, y por eso, la función que explica la caída de los cuerpos no incluye como variable el color. Es fundamental que en un experimento se puedan controlar las variables para poner de manifiesto aquellas que son relevantes.

¿A qué se debe este afán de matematización? ¿Qué aportan las matemáticas al conocimiento científico? Aportan precisión conceptual, rigor argumental y poder de predicción.

a) La precisión conceptual.

El conocimiento, incluido el científico, es una tarea social, y hoy más que nunca, ya que la cantidad de saber acumulado es tal que un solo individuo no puede abarcarlo. Sin embargo, para llevar a cabo esta tarea colectiva de comprensión de la realidad en que consiste la ciencia, es necesario que los científicos se entiendan entre sí, y para que esto suceda, es imprescindible que el significado de los términos empleados sea lo más preciso posible. Parece claro que decir que "el agua está a 45º C" es mucho más preciso que afirmar que "el agua está tibia". Las razones de esta mayor precisión son dos:

- Cuando se afirma que "el agua está a 45º C", la temperatura se expresa apelando a un criterio que se puede hacer intersubjetivo (de inter -"entre" y subjetivo -"propio de los sujetos"-. Lo intersubjetivo es lo que se halla entre los diferentes sujetos, esto es, lo que puede ser compartido por ellos): en principio todos podemos observar la subida del mercurio en el termómetro. Sin embargo, el enunciado "el agua está tibia" se refiere a la temperatura del agua mediante un criterio que muy difícilmente se puede compartir o hacer intersubjetivo: ¿cómo garantizar que lo que a mí me parece tibio no resulta para otra persona frío o caliente?

- La expresión "el agua está a 45º C" discrimina mucho más que "el agua está tibia": la primera especifica que el agua no se encuentra ni a 45'5º C, ni a 46º C...; la segunda indica simplemente que no está helada o que no quema, pero poco más. 

La precisión en la información aumenta la capacidad de discriminación y, por consiguiente, la capacidad para decidir sobre la verdad o falsedad de otras informaciones. Ahora bien, el conocimiento consiste precisamente en eso: en saber lo que es verdadero y lo que es falso. La precisión, pues, aumenta nuestro conocimiento.

b) El rigor argumental.

Las matemáticas tratan de encontrar  pensamientos necesarios, es decir, aquellos que no se pueden pensar de otra manera; por ejemplo, "si A es mayor que B, y B mayor que C, entonces A es mayor que C". Si somos capaces de expresar nuestro conocimiento mediante el lenguaje matemático, podremos operar con esas expresiones empleando las reglas de deducción matemáticas y tendremos la certeza de que nuestra argumentación será la más perfecta de las que puedan darse. Dado que para rebatir una argumentación  hay que pensarla de manera distinta a como está expuesta, la argumentación científica que emplea la deducción matemática es casi irrebatible, como muestra el ejemplo de la caída de los cuerpos según la teoría de Newton:

La caída de un cuerpo supone un cambio en su velocidad: desde el reposo inicial hasta la velocidad que tiene cuando alcanza el suelo. El cambio de velocidad es la aceleración y es siempre el efecto de una fuerza (lo que es consecuencia del principio de inercia). El valor de una fuerza que actúa sobre un cuerpo de masa m y aceleración a es:

F=am

La fuerza que actúa sobre el cuerpo para que caiga es la fuerza de gravedad, que se rige por la siguiente ley:

F=GmM/r2

¿Cuál es la aceleración que esa fuerza provoca en el cuerpo que cae?

ma=GmM/r2

A partir de esta igualdad, hallamos la aceleración:

a=GmM/mr2=GM/r2 

 c) El poder de predicción.

Supongamos que desde lo alto de una torre se deja caer un ladrillo. Llamaremos t al tiempo que tarda en recorrer el trayecto. Volvemos de nuevo a lo alto de la torre y dejamos caer el mismo ladrillo, pero ahora atado a otro igual. ¿Cuánto tardarán en caer estos dos ladrillos? Según la física aristotélica, 1/2t, es decir, la mitad que uno solo (su masa es el doble).

Sin embargo, Newton, que se sirvió de lenguaje matemático para explicar este mismo fenómeno, llegó a otra conclusión, de hecho la verdadera: la acelaración de los cuerpos cuando caen es independiente de su masa, y cuerpos con masas diferentes caen con la misma aceleración (recorren espacios iguales en idéntico lapso de tiempo).

La utilización del lenguaje matemático permite, por tanto, la predicción de fenómenos. Y esto en un doble sentido:

- Al explicar los fenómenos basándonos en expresiones matemáticas, podemos trabajar con estas empleando los criterios de deducción matemática y encontrar nuevas relaciones entre las variables que al principio desconocíamos, como se ve en el ejemplo de la caída de los cuerpos según Newton.

- Al expresar mediante ecuaciones las relaciones entre distintas variables, podemos predecir los valores desconocidos de unas basándonos en los valores conocidos de otras. 

d) Problemas de la matematización.

Todo lo expresado hasta ahora podría sugerir que el empleo de las matemáticas y su utilidad en las ciencias no plantean problemas filosóficos. Esto no es así. A veces es el propio cálculo matemático el que incumple el avance científico, como ocurrió con la teoría de la deriva continental de Wegener.

Alfred Wegener. 1880-1930

John Ziman. La credibilidad de la ciencia:

"Seguramente ya no es necesario recordar al lector que Alfred Wegener propuso la hipótesis de la deriva continental en 1912, basándose en lo bien que ajustaban los márgenes continentales. Si este ajuste no era una extraordinaria coincidencia, entonces la evidencia adicional que apoyaba la hipótesis era digna de consideración. Por ejemplo, se podía explicar la distribución de diversas especies animales y de plantas en el hemisferio sur mediante la dispersión radial a través de África y Sudamérica, como si el océano Atlántico no existiera. También indicó Wegener la evidencia geológica, tal como la formación geológica semejante del nordeste de Brasil y África occidental, que podían haber estado una vez unidos. En muchos aspectos el libro de Wegener es muy convincente. Entonces, ¿por qué la gran mayoría de los geólogos rechazó su hipótesis durante casi cincuenta años? (...) Los principales argumentos contrarios a la deriva continental provenían de los físico-matemáticos, quienes podían mostrar con facilidad que los mecanismos de marea propuestos por Wegener eran del todo insuficientes para ocasionar esos grandes efectos. Pero no se dieron cuenta de que esto no excluía algún otro mecanismo, que nadie había considerado aún. La ironía epistemológica estriba en que los geólogos -supremos expertos en la observación e interpretación de patrones visuales- rechazaron la evidencia de primera clase de los fósiles, rocas y paisajes porque consideraban que estaba en conflicto con el razonamiento matemático."




 6.2. Teorías y paradigmas.

John Ziman. Físico y filósofo. 1925-2005

Una teoría científica es un conjunto de leyes que explica una parte (o dimensión) de la realidad. Un ejemplo de teoría científica lo proporciona la teoría de la gravitación universal. Cuando un conjunto de teorías nos ofrece en un momento dado la historia del conocimiento humano una visión de la realidad, una cosmovisión, tenemos lo que se denomina un paradigma científico. La teoría evolucionista neodarwiniana constituye un ejemplo de paradigma. Un paradigma da respuesta a preguntas como estas:

Thomas S. Kuhn. La estructura de las revoluciones científicas:

"Considero a los paradigmas como realizaciones científicas universalmente reconocidas que, durante cierto tiempo, proporcionan modelos de problemas y soluciones a una comunidad científica (...) ¿Cuáles son las entidades fundamentales de que se compone el universo? ¿Cómo interactúan esas entidades unas con otras y con los sentidos? ¿Qué preguntas pueden plantearse sobre esas entidades y qué técnicas pueden emplearse para buscar las soluciones?"

Hemos indicado ya que, a veces, los marcos teóricos vigentes, en lugar de promover la investigación, la dificultan. En general la validez de una hipótesis nueva es aceptada con mayor dificultad cuanto más contradiga el paradigma científico vigente, y ello aun el el caso de que haya sido verificada por un experimento. La razón es muy sencilla: un paradigma científico incluye la totalidad de las teorías que son aceptadas en un momento dado por la comunidad científica, es decir, cuenta con el aval de las teorías en vigor y de los científicos más destacados. No van a echarlo todo por la borda tan solo porque un científico desconocido no esté de acuerdo con el paradigma científico vigente; a decir verdad, lo más probable es que sea él quien esté equivocado, que su teoría sea la incorrecta, y que, por tanto, la comunidad científica trate de hacer caso omiso al innovador. Los siguientes casos son tan solo algunos de los numerosos ejemplos que salpican la historia de las ciencia:

John Ziman. La credibilidad de la ciencia:

 "Pitágoras concibió que la Tierra rotaba sobre su eje, pero solo encontró desdén entre los astrónomos; Galileo fue perseguido por haber afirmado la grandeza de todo el sistema del mundo y la insignificancia de nuestro planeta; Lavoisier se arriesgó a mostrar, en contra de la opinión de su época, que el aire se componía de dos gases; la observación de Galvani, según la cual una lámina de estaño y una lámina de cobre producían electricidad, fue acogida con una estruendosa carcajada; en 1841, la Roya Society de la Gran Bretaña rehusó publicar el artículo más importante de Joule, y Thomas de Young, fundador junto con Fresnel de la teoría ondulatoria de la luz, fue cubierto de ridículo. Flammaron cuenta, finalmente, que en un encuentro de la Académie des Sciences, el 11 de marzo de 1878, vio al físico Du Moncel presentar el fonógrafo de Edison. Una vez terminada la presentación, el aparato se puso a recitar dócilmente la frase registrada en el cilindro. Entonces vi a  un académico de edad madura, llena su mente, en realidad saturada, de las tradiciones de la cultura clásica, noblemente indignado con la audacia del inventor, arrojarse sobre el representante de Edison y agarrarle por la garganta gritando: '¡Canalla! No seremos víctimas de un ventrílocuo'".

Obviamente, cuando el cúmulo de evidencias alcanza un nivel crítico, el viejo paradigma es sustituido por el nuevo a través de un complicado proceso que el filósofo americano Thomas S. Kuhn denomina revolución científica.