Unidad 5: La metodología de la ciencia

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Tema 5: LA METODOLOGÍA DE LA CIENCIA. I. EL SABER CIENTíFICO 1 . La clasificación de la ciencia Observa los siguientes enunciados: (1) Los mamíferos son animales de sangre caliente. (2) El agua no es conductora de electricidad; sin embargo, las disoluciones acuosas de gran número de sustancias son capaces de conducir la electricidad. (3) La emigración tiene lugar de zonas menos desarrolladas a zonas más desarrolladas. (4) El exceso de producción puede conducir a un abaratamiento del producto. (5) (a+b)² = a²+2ab+b² (6) [(p→q) ۸ (q→r)] → (p→r) Si se repasan atentamente los seis enunciados propuestos, podemos establecer una primera distinción entre los cuatro primeros, por un lado, y los dos últimos, por otro. ¿En qué se distinguen ambos bloques? Los cuatro primeros hacen referencia a algo que sucede en el mundo. Son enunciados propios de ciencias que tienen por objeto una parcela de la realidad; parten de un hecho o conjunto de hechos observados y concluyen algo acerca de los mismos. Así, el enunciado (1) es propio de las ciencias naturales; el (2) se refiere a la química; el (3) corresponde a las ciencias sociales; el (4) lo es de las ciencias económicas. Sin embargo, los dos últimos son independientes de lo que existe en el mundo; su verdad o falsedad no tiene nada que ver con la observación o la experimentación. Así, el enunciado (5) es propio de la matemática, y el (6), de la lógica. Los cuatro primeros enunciados corresponden a la ciencia empírica, mientras que los dos últimos pertenecen a la ciencia formal. Podemos establecer, pues, una primera división de la ciencia, a saber: Ciencia Formal y Ciencia Empírica. Una ciencia empírica es aquella cuyos enunciados afirman o niegan algo acerca de los hechos que suceden en el mundo. Su verdad o falsedad depende, por tanto, de la contrastación empírica, es decir, de comprobar mediante la observación si, lo que afirman sucede realmente o no. Una ciencia formal es aquella cuyos enunciados no afirman ni niegan algo acerca de lo que sucede en el mundo. Su verdad o falsedad no depende, pues, de una contrastación empírica, sino más bien de la coherencia y falta de contradicción con el resto de los enunciados del sistema al que pertenecen. El objeto de investigación de la ciencia empírica no es del mismo tipo que el de la ciencia formal. Consecuentemente, el método utilizado por cada una de ellas es diferente. A partir de esta primera división de la ciencia, clasificaremos las ciencias: A. Ciencias Formales: A.1. Lógica A.2. Matemática B. Ciencias Empíricas: B.1. Ciencias Naturales: Física, Química, Biología... B.2. Ciencias Sociales: Sociología, Economía, Ciencias Políticas, Historia... Toda ciencia tiende a construirse como un sistema de pensamientos completo. Es decir, toda ciencia busca que sus conocimientos estén ordenados y sistematizados, que no presenten

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contradicciones internas y den como resultado un conjunto de enunciados que nos permitan operar con ellos o tengan un uso práctico. 2. Características del saber científico. a) El saber científico es sistemático. La ciencia, en efecto, no procede al azar o por casualidad, sino de acuerdo con ciertos métodos que permiten establecer relaciones y extraer consecuencias válidas. b) El científico procede analíticamente, es decir, descompone sus objetos de estudio hasta sus últimos elementos y, posteriormente, establece síntesis (nuevos vínculos) a partir de los mismos. c) Es una actividad creativa que va elaborando nuevas teorías científicas formulando hipótesis e ideando conceptos que sirven para descubrir y formular teorías acerca de la realidad. d) Es un saber que ha de ser demostrable, bien a través de la experiencia, si se trata de una ciencia empírica, bien a través de la deducción en el caso de las ciencias formales. e) El trabajo científico es crítico y progresivo. Toda investigación científica es siempre revisable, quedando abierta la posibilidad de que sus resultados puedan ser refutados por otra investigación posterior. A los caracteres anteriormente señalados cabe añadir los dos siguientes, exclusivos de las ciencias empíricas: f) Trata ordenar, clasificar y explicar los hechos observables para comprenderlos mejor y utilizarlos en beneficio propio. g) La ciencia empírica formula leyes acerca del comportamiento uniforme de los fenómenos que la capacita para predecir con garantía acontecimientos futuros. 3. La deducción. Desde el punto de vista metodológico, la deducción es el procedimiento adecuado para las ciencias formales (aunque no exclusivo de ellas, como veremos al estudiar el método hipotéticodeductivo de las ciencias experimentales). Una argumentación deductiva es una argumentación válida (buena, correcta, o como lo queramos decir) porque, a diferencia de la inductiva, es imposible que la conclusión sea falsa si las premisas son verdaderas. En este caso se dice que la conclusión es consecuencia lógica de las premisas o que las premisas implican la conclusión. Un argumento deductivo tiene la propiedad de transmitir la verdad, es decir, a partir de premisas verdaderas se obtienen necesariamente conclusiones verdaderas. Veamos un ejemplo de argumento deductivo: "Si todos los peces son mamíferos y Moby Dick es un pez, entonces Moby Dick es un mamífero". El hecho de que las premisas sean falsas no impide que el argumento deductivo sea válido: si las premisas fueran verdaderas, entonces estaríamos obligados a aceptar la verdad de la conclusión, puesto que no podríamos pensar en ninguna situación en que las premisas fueran verdaderas sin que automáticamente la conclusión también fuera verdadera. Pero ¿por qué sucede esto?

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Veamos otro ejemplo: "Si todos los caballos son mamíferos y todos los caballos son vertebrados, entonces todos los mamíferos son vertebrados". En este ejemplo, tanto las premisas como la conclusión son efectivamente verdaderas, sin embargo el argumento no deductivo no es válido. ¿Por qué? Porque aceptar la verdad de las premisas no nos obliga a aceptar la verdad de la conclusión, ya que es fácil imaginar una situación en la no todos los mamíferos fueran vertebrados. Es decir, aunque la conclusión es de hecho verdadera, no es necesariamente verdadera. Un argumento puede ser válido con premisas y conclusión verdaderas. También puede ser válido con premisas falsas y conclusión verdadera, o incluso con premisas y conclusión falsas. Lo que NUNCA será es válido con premisas verdaderas y conclusión falsa. 4. La inducción. A diferencia de la deducción, la inducción parte de la observación de hechos concretos para llegar a una conclusión general acerca de los mismos. Veamos el proceso inductivo a través de un ejemplo: Supongamos que estamos interesados en investigar una propiedad común a todos los objetos de hierro. Una vez que hemos identificado un objeto de hierro por su peso, dureza, etc., lo calentamos; hecha esta operación, y tras observar lo que sucede, concluimos: "este objeto, que es de hierro, se dilata cuando lo caliento". Si nos fijamos en un cierto número de objetos de hierro y realizamos con cada uno de ellos la misma operación, podemos concluir: "todos los objetos de hierro observados se dilatan cuando los calentamos". De esta forma pretendemos resumir un conjunto de observaciones que hemos realizado. En último lugar establecemos una propiedad común a todos los objetos de hierro, a saber: "todos los objetos de hierro se dilatan cuando se calientan". Con esta afirmación doy por bueno que lo que ha sucedido en todos los casos observados sucederá también en los próximos casos aún no observados de la misma clase que los anteriores. Entendemos, pues, por inducción aquel tipo de razonamiento que, partiendo de la afirmación de algunos hechos de una determinada clase, concluye una afirmación relativa a todos los hechos de la misma clase. Volviendo. ahora sobre el ejemplo expuesto, podemos analizar los pasos que hemos ido dando: 1º) Hemos observado atentamente el comportamiento de una serie de objetos pertenecientes a la clase de los «objetos de hierro». 2º) Fruto de las experiencias realizadas, constatamos una propiedad común a todos los objetos de hierro observados, a saber, que se dilatan. 3°) Concluimos que el comportamiento observado en cada uno de los objetos de hierro sometidos al calor se repetirá en todos y cada uno de los objetos pertenecientes a la clase de los «objetos de hierro» (aun sin observarlo antes). A este tipo de inducción la denominamos inducción incompleta, y es comúnmente usada por las ciencias empíricas. Es incompleta, puesto que no es fruto de la observación de todos los individuos de una clase, sino solamente de una parte de los mismos. Si la formulación de una ley universal viniese precedido de la observación de todos y cada uno

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de los individuos de la clase a que se refiere, estaríamos ante una inducción completa. Por ejemplo: si Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón son todos los planetas; y si Mercurio, Venus. . .. , Plutón giran alrededor del Sol, entonces todos los planetas giran alrededor del Sol. La inducción completa no se usa normalmente en las ciencias empíricas por la dificultad de comprobar todos los objetos de la clase sobre la que se establece una conclusión de carácter general. 4.1. Problemas teóricos que presenta la inducción. La inducción presenta un problema teórico de difícil solución: ¿cómo se justifica una afirmación válida para todos los miembros de una clase cuando sólo se ha comprobado en un cierto número de miembros de esta clase? Este es un problema más propio de la filosofía de la ciencia que de la ciencia misma. El científico , en su actividad práctica, no se preocupa de justificar teóricamente la inducción, la acepta en tanto no se contradiga con la experiencia. Desde la filosofía de la ciencia, las generalizaciones inductivas sólo pueden justificarse aceptando un principio de carácter general que puede formularse de distintos modos: «todos los miembros de una clase de seres naturales se comportan siempre de la misma manera», o «las mismas causas, en las mismas circunstancias, producen siempre los mismos efectos», o «el comportamiento de los seres naturales es uniforme». El problema está, como fácilmente puede imaginarse, en cómo se justifica el principio general a que antes aludíamos, puesto que tal justificación es inductiva, es decir, usamos la inducción para justificarla, sería una explicación circular que no explica nada. 4.2 La inducción y la deducción. La inducción y la deducción son dos métodos diferentes del proceder científico; ambos poseen funciones específicas, y de ahí que sean utilizadas, preferentemente, por unas ciencias u otras. La función de la inducción es esencialmente descubridora, ya que con ella adquirimos nuevos conocimientos que antes no poseíamos acerca de la realidad. Es un método exclusivo de las ciencias empíricas, puesto que siempre partimos de hechos de la experiencia estableciendo cadenas de enunciados que dicen algo acerca de un hecho particular. La función de la deducción es esencialmente coordinadora, y por medio de ella integramos los nuevos conocimientos dentro de otros ya adquiridos. De este modo formamos sistemas o conjuntos de enunciados cuyo valor depende de la relación que guardan los nuevos con los anteriormente establecidos. También es diferente la «verdad» obtenida como consecuencia de la aplicación de ambos métodos. En la inducción hablamos de la probabilidad de una ley, mientras que en la deducción hablamos de la validez de un razonamiento. Y tal diferencia en la «verdad» de las conclusiones está justificada porque en la inducción se parte de la observación de hechos que suceden en el mundo, acerca de los cuales predecimos un tipo de comportamiento uniforme, pero no con carácter absolutamente necesario; en la deducción, dentro de un sistema formal, no se requiere ningún tipo de comprobación empírica, sino que, a partir de unos axiomas establecidos de antemano, se deducen necesariamente otros enunciados coherentes y no contradictorios respecto de los primeros. Sin embargo, que ambos métodos sean diferentes no significa que se excluyan uno a otro en un proceso de investigación científica. Si bien la inducción no es utilizada en las ciencias formales (como es lógico), tanto la inducción como la deducción son empleadas conjuntamente en las ciencias empíricas. La prueba más evidente de ello es el método hipotético-deductivo, del que nos ocuparemos

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ampliamente en el próximo apartado.

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El método de las ciencias empíricas.

1. Lee con atención el siguiente texto: Un día ves un objeto que flota en un estanque, lo coges, observas que es un cilindro de madera, y exclamas: "Los objetos de madera flotan en el agua". Un amigo que te acompaña te dice: "No es cierto, lo que flotan son los cilindros". Como en ciencia no valen las palabras sino los experimentos, se comprueba que es tu amigo quien se equivoca cuando pones un cilindro de hierro en el agua y observas que se hunde. No obstante, haces muchos experimentos con objetos de madera de distintas formas para asegurarte de que todos flotan en el agua. Otro día, tu amigo mete una bola de hierro en otra de madera y te dice: "Mira, he encontrado un madera que no flota", la coloca en el agua y, efectivamente, se hunde. Como te parece un poco extraño, comparas su peso con otra del mismo tamaño y la misma madera. Ya has descubierto el truco: dentro hay algo más pesado que la madera. Con todo ese lío, se te ocurre una idea y estableces una hipótesis: "Los objetos que flotan en el agua tienen poco peso para su volumen". Te pones a relacionar el peso y el volumen de distintos objetos de madera: vas dividiendo el peso entre el volumen (peso/volumen) y, para tu sorpresa, constatas que siempre da el mismo resultado. Repites la operación con otros materiales y compruebas que es una relación constante en todos los materiales, aunque diferente entre ellos. Estas investigaciones te permiten deducir una ley: "los objetos que, al dividir su peso entre su volumen dan mayor que 1, se hunden en el agua; cuando el cociente es menor que 1, flotan". Compruebas que la ley se cumple con otros muchos materiales al ser contrastada con la experiencia. Como tu curiosidad científica no tiene límites, te haces una nueva pregunta: ¿Tendrá validez la ley para otros líquidos que no sean el agua? Compruebas que, en alcohol, no flotan materiales que sí flotaban en el agua. Experimentas con distintos materiales y distintos líquidos y deduces una regularidad: "Si el número resultante de dividir el peso de un cuerpo entre su volumen es mayor que el número resultante de dividir el peso de un líquido entre su volumen, ese cuerpo no flotará en ese líquido". Como la formulación de la ley te ha quedado poco elegante, decides llamar "densidad" al número resultante de dividir el peso entre el volumen. Por fin enuncias tu ley: "Todo cuerpo flotará en un líquido si su "densidad" es menor que la del líquido, y se hundirá si su "densidad" es mayor que la del líquido". Si hubieras sido el primero en realizar este enorme trabajo, tu nombre estaría en la historia de la ciencia, otra vez será... 2. Los problemas científicos. La investigación científica consiste en encontrar problemas e intentar resolverlos. A veces puede resultar tan importante encontrar un problema como resolverlo; en otras ocasiones, la solución de un problema puede convertirse en el nacimiento de otros nuevos. Por ejemplo, los objetos encontrados en unas excavaciones pueden convertirse en fuente de problemas: ¿a qué cultura pertenecen?, ¿cómo sería su modo de vida?, ¿y su mentalidad?, ¿qué función cumplirían tales objetos?, etc. No basta con partir de la observación de un hecho o un objeto sino que la realidad debe ser problematizada. Así, toda investigación científica radica en una selección adecuada de los problemas que vamos a tratar.

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3. Aplicación del método hipotético-deductivo. Los preguntas que nos permiten plantear correctamente un problema requieren un método adecuado para su solución. Las ciencias empíricas utilizan para ello el método denominado hipotético-deductivo que consta de varios pasos: 3,1. Primer paso: Formulación de hipótesis. En el relato anterior se buscaba una explicación científica de un hecho: un trozo de madera que flota en el agua. Para explicar tal hecho se establecen, en principio, dos «conjeturas» o intentos de solución (explicaciones hipotéticas acerca de este hecho): según la primera de ellas, el objeto flota porque es de madera; según la segunda, flota porque tiene forma cilíndrica. Toda hipótesis ha de cumplir unos requisitos mínimos para ser considerada como hipótesis científica: - Una hipótesis debe estar bien formada (debe establecerse en términos lógicos fuera de cualquier contradicción formal). - Una hipótesis tiene que servir para explicar el hecho del que trata. - Las hipótesis tienen que estar fundadas, de alguna manera, en conocimientos científicos previamente aceptados. - Las hipótesis deben ser empíricamente contrastables, es decir, tienen que referirse a hechos observables a partir de los que pueda ser verificada o falsada. El valor fundamental de la hipótesis consiste en orientar la investigación científica. La aceptación de una hipótesis queda en suspenso y sólo quedará justificada cuando se contrasten empíricamente los enunciados que se deducen de la misma . 3.2 Segundo paso (deductivo):deducir consecuencias de la hipótesis formulada. La hipótesis está aún sin confirmar. De acuerdo con el método hipotético-deductivo, lo que se comprueba directamente no es la hipótesis misma (porque es un enunciado universal que refiere a lo que sucederá a todos los objetos de una determinada clase) sino ciertas consecuencias que se derivan lógicamente de ella (un enunciado particular que refiere a lo que sucederá a un objeto de una determinada clase). Volvamos al relato anterior. De la hipótesis primera ("los objetos de madera flotan en el agua"), pueden deducirse ciertas consecuencias, por ejemplo, que "un tronco de árbol flotará en el agua". Es este segundo enunciado deducido de la hipótesis el que habrá de comprobarse empíricamente. Si la experiencia comprueba que las consecuencias deducidas de la hipótesis se cumplen efectivamente, la hipótesis quedará reforzada. Por el contrario, si las consecuencias no se cumplen realmente, la hipótesis habrá de ser abandonada y sustituida por otra de la que se deducirán nuevamente consecuencias a comprobar. La deducción proporciona al científico la posibilidad de experimentar, es decir, de comprobar con un experimento si se cumple uno de los casos que la hipótesis predice. 3.3. Tercer paso (inductivo): Comprobar experimentalmente si las consecuencias derivadas de una hipótesis se cumplen efectivamente o no. En el ejemplo que venimos utilizando, se tratará de servirse de la experimentación para

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comprobar si los troncos de árbol flotan o no flotan en el agua. Un experimento consiste en la reproducción a voluntad de determinados hechos dentro de las cuales quiere hacerse la observación. Unos experimentos pueden ser más complejos que otros en función de lo que se quiera comprobar. Así, por ejemplo, los dos muchachos que formularon hipótesis diferentes acerca de por qué flota un objeto en el agua, establecen un sencillo experimento para saber cuál de las dos es cierta (les basta con arrojar diferentes tipos de objetos al agua y comprobar cuáles se hunden y cuáles no). En otros experimentos hay que recurrir a aparatos de alta precisión, cuya construcción puede plantear enormes problemas técnicos. En resumen: circunstancias provocadas a voluntad, control de todo el proceso, medición exacta de todo lo observado y formulación matemática (a ser posible) de los diferentes datos obtenidos, se constituyen en el objeto de todo proceso experimental. Este tercer paso del método hipotético-deductivo se realiza mediante un razonamiento de carácter inductivo. Continuando con el enunciado general: "los troncos de árbol flotan en el agua" (enunciado éste que expresa una consecuencia derivada de la hipótesis "los objetos de madera flotan en el agua" ). Para comprobar si efectivamente "los troncos de árbol flotan en el agua", se experimenta con algunos de ellos. Tras repetidas experiencias con troncos distintos arrojados al agua, se concluye que "todos los troncos de madera flotarán en el agua": del análisis de unos cuantos casos concluimos en un enunciado acerca de todos los casos posibles de la misma clase. 3.4 Cuarto paso: Formulación de leyes científicas. En el relato propuesto al principio de este punto podemos advertir que hasta un determinado momento del mismo se enuncian hipótesis, para, después, establecer sólo leyes. ¿Por qué? ¿En qué se distingue una hipótesis de una ley? En primer lugar, las hipótesis se formulan prácticamente al principio de la investigación científica, tras la observación de un hecho o conjunto de hechos. Las leyes, por el contrario, surgen al final; en medio no hay sino un laborioso proceso encaminado a contrastar empíricamente los enunciados que se deducen de la hipótesis. ¿Qué objeto tenía tal proceso de contrastación empírica? Sencillamente, saber si las hipótesis podían tomarse como ciertas y explicar así una clase de hechos, o comprobar que eran falsas y entonces abandonarlas. En segundo lugar, la verdad de una hipótesis nos conduce a ampliar nuestra investigación sobre los hechos observados. La ley posee un campo de aplicación mayor que el de la hipótesis de la que se parte. En tercer lugar, las leyes no sólo son más generales que las hipótesis, sino también utilizan un lenguaje matemático más preciso. (Compara la primera hipótesis cierta del relato, «los objetos de madera flotan en el agua», con el enunciado legal o ley propuesto al final del mismo: « Todo cuerpo flotará en un líquido si su densidad es menor que la del líquido, y se hundirá si su densidad es mayor que la del líquido» ). En cuarto lugar, después de establecida una ley, debe ser ampliamente contrastada con la experiencia. Al ser la ley de una mayor amplitud que las hipótesis que han facilitado su obtención. En quinto lugar, la ley puede ser incluida dentro de una teoría científica que, junto con otras leyes, darán una explicación adecuada a todo un conjunto de hechos que guardan relación entre sí.

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2 .El método de las ciencias formales. El método axiomático-deductivo es el proceder metodológico típico de las ciencias formales, tanto de la lógica como de las matemáticas, aunque nos vamos a servir de estas últimas para explicarlo. ¿Cuál es el método que siguen las matemáticas? a) Se parte de los axiomas: ciertos enunciados, ideas, principios, que son evidentes en sí mismos (aunque no necesariamente) y que se aceptan sin demostración porque no se deducen de ningún sitio. b) De los axiomas se deducen todos los demás enunciados. Es decir, en matemáticas sólo hay dos tipos de ideas: los axiomas y los enunciados deducidos de los axiomas. Habría dos modos de conocer: a) La intuición: consiste en darnos cuenta directamente, de golpe, de que una idea es verdadera, evidente, sin necesidad de estar dándole muchas vueltas al asunto. Por ejemplo, si nos dicen: “cosas que coinciden una con otra son iguales entre sí” o “algo no puede ser y, a la vez, no ser” o “lo que es, es; lo que no es, no es” nos damos cuenta inmediatamente de que son verdaderos. b) La deducción. Deducir es sacar consecuencias de una o varias ideas. La idea que deducimos (que sacamos, que inferimos, o como lo queramos decir) es la conclusión; la/s idea/s de donde deducimos la conclusión, es la/s premisa/s. Decimos que una deducción es buena cuando, si aceptamos la/s premisa/s y no aceptamos la conclusión, nos contradecimos. Dicho de otro modo, si damos por verdadera/s la/s premisa/s, necesariamente tenemos que dar por verdadera la conclusión. Veamos un ejemplo de la geometría de Euclides: Partimos de un axioma, es decir, un enunciado evidente por pura intuición: “Por dos puntos distintos pasa una y sólo una recta que los contiene” (una segunda línea que pasase por esos dos puntos coincidiría con la primera y sería la misma). De este axioma, podemos deducir que: “dos rectas no pueden tener dos o más puntos en común: tienen un punto en común o no tienen ninguno” (es decir, o son paralelas o se cortan en un punto). Otro ejemplo también de la geometría euclidiana: Del axioma: "Si dos puntos de una recta están en un plano, entonces todos los puntos de esa recta están en ese plano" podemos deducir el teorema: "Una recta situada fuera de un plano, o no tiene ningún punto en común con el plano o tiene solo uno" En ambos casos si aceptamos las premisas y negamos la conclusión nos contradecimos. La negación de la conclusión sería: “dos rectas pueden tener dos o más puntos en común” y podemos observar que contradice al axioma: si tienen dos puntos en común tendría que ser la misma recta. De este modo tenemos el axioma que es verdadero sin necesidad de demostración por ser evidente, y el segundo que también es verdadero por estar correctamente deducido.