[CARACTERÍSTICAS DE LA CIENCIA 1]


Alguien podría decir ahora: “No me gusta este modo de proceder. No se ha demostrado que la corriente eléctrica sea una corriente de cargas eléctricas. Me gustaría que todo lo que se dijera se demostrara” La ciencia no se construye de este modo lineal sino buscando coherencia desde varios puntos de vista como señalamos a continuación.
La cuestión de la coherencia interna es muy importante, tanto en la construcción del conocimiento científico como en la de su enseñanza-aprendizaje. El conocimiento científico se construye mediante una combinación de experimentación y razonamiento que se complementan. Se habla, por otra parte, de contexto de descubrimiento y contexto de justificación. En el descubrimiento vale todo para inventar hipótesis o conjeturas que permitan diseñar experimentos para contrastarlas. Una vez que se tiene un cuerpo de conocimiento aceptable se utiliza un razonamiento más sistemático y lógico para ordenar todos esos conocimientos y jerarquizarlos en lo posible. Todos esos conocimientos han sido creados siguiendo varias líneas de pensamiento y hay que tratar de que el cuadro completo sea coherente.
La corriente eléctrica puede servirnos como ejemplo. La región de estudio es como una gran rompecabezas con, , varias piezas. Los científicos construyen una de ellas (electrización por frotamiento, fuerzas entre objetos cargados). Luego otra (corrientes eléctricas), tratan de que encajen con las piezas de los aspectos microscópicos que ya existían (teoría atómica) y construyen otras piezas con nuevos aspectos microscópicos que encajen en el puzzle, (modelo microscópico de la corriente eléctrica, comportamiento de los materiales: conductores, aislantes, semiconductores). comparan notas. (Por ejemplo, la electrización por frotamiento proporcionó una primera visión, se hicieron experiencias que relacionaron esa electrización con su transmisión mediante unos determinados materiales, la pila de Volta permitió producir efectos de corrientes eléctricas duraderas, y al cabo de poco tiempo, algún conocimiento de las corrientes eléctricas se ligó con efectos magnéticos; los rayos catódicos dan una visión; las reacciones químicas proporcionan nuevos problemas; las rayos catódicos se relacionan con modelos atómicos y los electrones con reacciones químicas, en particular con las de la pila de Volta. Se descubrieron nuevos modos de producir corrientes, relacionados con los campos magnéticos. En relación con esto se descubrió el transformador). Finalmente por comprobaciones y comparaciones entre diferentes visiones emerge un esquema consistente, se forma una imagen para describir la naturaleza.


A veces se utilizan palabras de la vida cotidiana para describir ciertos elementos microscópicos (las partículas como electrones, iones metálicos se describen como bolas) Hay que tener en cuenta que esto es parte de un modelo y estas simplificaciones nos sirven para comprenderlo y asimilarlo poco a poco a los conocimientos que tenemos, sobre todo cuando estamos aprendiendo.
Este rompecabezas está siendo ampliado y modificado constantemente. A veces es preciso añadir nuevas piezas, a veces modificar las que ya existen, si se descubren nuevos hechos o nuevas interpretaciones de los ya conocidos. (Mediante una combinación de innovaciones teóricas y conocimiento experimental, Maxwell relacionó el electromagnetismo con la luz, dándoles una explicación común).
La gran complejidad de estos conocimientos hace pensar a los científicos que estamos en un buen camino, porque si estuviéramos equivocados sería muy improbable que encajaran las piezas tan bien como lo hacen.


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[CARACTERÍSTICAS DE LA CIENCIA 2]


LAS HIPÓTESIS AD HOC

Diálogo entre Einstein y Lucifer
Einstein. No creo en los demonios
Lucifer. Yo sí.
Einstein. No sé cómo pueden los demonios conseguir que luzcan las bombillas en un circuito eléctrico
Lucifer. Van por el interior de los cables y cada uno de ellos lleva una pequeña lamparilla.
E. Entonces deberían lucir los cables también y no sólo las bombillas
L. Es que encienden la lamparilla cuando entran al filamento de la bombilla y la apagan al salir.
E. Cuando hay varias bombillas en serie, lucen menos que cuando hay una sola.
L. Es que entonces, algunos apagan las lamparillas.
E. Si ponemos varias pilas en serie, las bombillas lucen más que si ponemos una sola.
L. Es que entonces salen más demonios con lamparillas.
Vemos cuál es el juego de Lucifer, inventa la propiedad de los demonios cuando la necesita. ¿En qué se diferencia de nuestras explicaciones con diferencias de potencial, intensidad de la corriente, electrones que se mueven por el interior de los cables, etc? Esos conceptos están relacionados con otros fenómenos y están sujetos a unas leyes que se han de cumplir en los cables y en otros lugares, en otros fenómenos. Por ejemplo, en los circuitos se ha de cumplir la ley de conservación de la energía, como en otros muchos fenómenos; los electrones tienen las mismas características de masa, carga, dentro de los cables que fuera y han de cumplirse las leyes de la electricidad, dentro y fuera.
Los demonios requieren una propiedad especial para cada fenómeno que ha de ser explicado, nuestras explicaciones son más económicas, procuramos que sean tan pocas como se pueda y aplicables en todas las circunstancias que sea posible, y, por supuesto sus consecuencias, contrastables con los experimentos.


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[CARACTERÍSTICAS DE LA CIENCIA 3]


CC3.1 Elementos característicos del método científico

Algunos autores, herederos consciente o inconscientemente del positivismo clásico proponen la existencia de un “método científico” general para producir conocimiento. Este método consistiría en la aplicación de los siguientes elementos: observación, puesta en evidencia de regularidades, formulación de hipótesis, deducciones, confirmación o rechazo de las hipótesis.
No existe en la práctica este proceso o método científico como tal. La realidad es mucho más compleja; sin embargo, esos elementos que hemos mencionado, sí que se emplean en una u otra ocasión, no necesariamente en ese orden, no de modo exclusivo, no siempre todos, pero tiene interés analizarlos y completarlos con otros aspectos.


CC3.1.1 Planteamiento de un problema
Un fragmento de investigación científica consiste en el manejo de un conjunto de problemas suscitados por el análisis crítico de alguna parte del conocimiento o por un examen de una nueva experiencia a la luz de lo que ya se conoce o conjetura. Los problemas se resuelven aplicando o inventando conjeturas que, de ser contrastables se llaman hipótesis científicas. A su vez, algunas hipótesis se ascienden a veces a leyes, de las que se supone que reproducen estructuras objetivas; y las leyes se sistematizan en teorías. Así pues, el proceso creador de la ciencia arranca del reconocimiento de problemas y culmina con la construcción de teorías.

CC3.1.2 Observación, experimentación
La observación es una percepción intencionada e ilustrada: intencionada o deliberada porque se hace con un objetivo determinado; ilustrada porque va guiada de algún modo por un cuerpo de conocimiento.

La experimentación es una observación controlada por hipótesis científicas. La diferencia con la simple observación estribaría en el grado de intervención del científico en el control de los factores que influyen en el fenómeno a estudiar.

El experimento 1, si lo hacemos al principio, se parece más a una observación que a un experimento, ya que todavía no tenemos hipótesis que nos guíen y que podemos contrastar con la experiencia. En este experimento nos planteamos observar lo que pasa cuando modificamos un circuito de una bombilla con una pila, cuando le añadimos bombillas en serie y luego en paralelo con alguna ya existente.
Si lo hacemos después de haber visto el apartado “modelo microscópico” o “ley de Ohm”, tendría más sentido llamarlo experimento pues estaríamos equipados con un bagaje teórico que nos permitiría predecir qué va a pasar al hacer las modificaciones en el circuito y no haríamos las modificaciones para probar a ver qué pasa sino para comprobar hipótesis.

 CC3.1.3 Control de variables
Cuando una variable puede depender de otras varias, para averiguar si depende o no y, en caso afirmativo, cómo lo hace, se varían una por una manteniendo constantes todas las demás. (Ver factores que influyen en R)

CC3.1.4 Las hipótesis científicas
Hipótesis es un enunciado que es susceptible de ser sometido a contrastación. Las hipótesis científicas serían las que versan sobre los enunciados de la ciencia.
Las hipótesis deben ser adecuadas, es decir no contradictorias con la evidencia ya obtenida; consistentes, se refiere a las hipótesis complejas en las que no puede haber contradicción entre sus partes; compatibles con otros datos científicos y comprobables.

CC3.1.5 Falacias
Hay factores que aumentan la credibilidad de las hipótesis y también hay criterios para desecharlas hipótesis antes de pasar a su contrastación. Presentar una hipótesis absolutamente inmune a cualquier contrastación sería motivo para desecharla. Las falacias de justificación son argumentos diseñados para la justificación o refutación pero que no son válidos por algún defecto en alguna de las premisas:
Predicciones vagas. (Por ejemplo las de los horóscopos o bolas de cristal)
Predicciones múltiples: Pasará esto o esto o esto ... Es muy probable acertar.
Hipótesis ad hoc: hipótesis adicionales que se formulan cuando falla la predicción: ¿por qué no vemos a los extraterrestres? Porque son tímidos.

CC3.1.6 Modelos
Un modelo es una entidad situada en un plano teórico en el cual se construye una representación de una "situación". El modelo no es una descripción de dicha situación sino una construcción teórica con ciertos elementos básicos que mantienen unas relaciones en el plano teórico, elementos y relaciones que se corresponderán con otros del plano de la experiencia.
El término teoría lo podemos aplicar a una serie de modelos que mantienen entre sí unas serie de relaciones lógicas y experimentales que aseguran una cierta coherencia al conjunto.

CC3.1.7 Tablas de medidas, gráficas, funciones
Una vez que se han hecho las medidas en un experimento hemos de presentarlas de un modo claro, tanto para nosotros como para otras personas que deseen enterarse de lo que hemos obtenido. Una tabla es un modo apropiado.
Un paso más avanzado sería representar esos datos en un sistema de coordenadas cartesianas, que nos permitiría una mejor comprensión del conjunto.
La gráfica nos puede sugerir qué tipo de función relaciona los pares de medidas que hemos obtenido, para ello, naturalmente hay que tener un cierto conocimiento de la representación gráfica de un buen número de funciones, para poder hacer una hipótesis y luego comprobarla.
Vamos a poner tres ejemplos. Son tres experimentos ideales, imaginarios. En cada caso llamamos A a la variable independiente y B a la variable función. Hemos hecho cinco medidas de cada una de las variables con lo cual nos quedan 5 pares de números. Recogemos los valores en una tabla, los representamos gráficamente y tratamos de obtener la función analítica que relaciona los valores de A con los valores de B.

Ejemplo 1

A
3
6
8
12
16
B
9
18
24
36
48

A la vista de la gráfica, nos damos cuenta que A y B son magnitudes directamente proporcionales, o lo que es lo mismo, que su cociente será constante: B/A = constante. Esta es nuestra hipótesis y la comprobamos con la tabla, añadiendo una nueva fila y calculando para cada par de valores el cociente B/A.

A
3
6
8
12
16
B
9
18
24
36
48
B/A
3
3
3
3
3

Hemos confirmado la hipótesis y podemos decir que la función que relaciona B y A es B/A = 3 o lo que es lo mismo, B = 3A

Ejemplo 2

A
2
3
5
8
9
B
12
27
75
192
243

La gráfica nos sugiere una función del tipo y = ax2 , y = ax3 o similares
Si fuera del tipo y = ax2, se cumpliría que y/x2 = a (constante). Vamos a probar esta posibilidad.

A
2
3
5
8
9
B
12
27
75
192
243
B/A2
3
3
3
3
3

La hemos confirmado y la función resultante es B = 3A2

Ejemplo 3

A
2
4
6
8
10
B
1'00
0'50
0'33
0'25
0'20

La gráfica nos sugiere una función del tipo y = a/x o lo que es lo mismo, xy = constante. Vamos a probar esta posibilidad.

A
2
4
6
8
10
B
1'00
0'50
0'33
0'25
0'20
AB
2
2
2
2
2
La hemos comprobado. La función resultante es B =2/A

Ejemplo 4
Función B = 3 (A-5)2
Su gráfica es igual que la de la función B = 3A2 pero trasladada cinco unidades hacia la derecha.
Dibuja esta función y compruébalo.

Ejemplo 5
Función B = 2/(A-4)
Su gráfica es igual que la de la función B = 2/x pero trasladada 4 unidades hacia la derecha.
Dibuja esta función y compruébalo.


CC3.1.8 Leyes, Teorías
Las leyes son hipótesis confirmadas de las que se supone que reflejan un esquema objetivo del conocimiento.
Los fenómenos, adecuadamente analizados son la materia prima a partir de la cual el científico pretende formular las leyes de la naturaleza. Herschel incluyó entre las leyes de la naturaleza tanto las correlaciones de propiedades como las secuencias de acontecimientos.
El descubrimiento de las leyes es sólo el primer paso en la interpretaciones científicas. El segundo es le incorporación de estas leyes a teorías. De acuerdo con Herschel, las teorías surgen gracias a una nueva generalización inductiva o gracias a la creación de audaces hipótesis que establezcan una interrelación entre leyes previamente inconexas.

Kant rebajó la importancia del papel de la confirmación de las leyes mediante ejemplos, en los que se ve si las consecuencias deductivas de las leyes están de acuerdo con la experiencia. Creía que la incorporación de las leyes a sistemas deductivos era más importante (Incorporación de las leyes de Kepler a la teoría de la mecánica de Newton).

Criterios de Holton-Brush para juzgar la bondad de una teoría
a) Una teoría sirve, generalmente para relacionar hechos independientes en un esquema mental lógico y fácilmente asequible.
b) Una teoría o hipótesis, sea general o limitada, debe sugerir nuevas relaciones.
c) Una teoría debe predecir nuevos fenómenos observables y solucionar problemas de carácter práctico

CC3.1.Ej1: Elige algunas partes de la unidad o algún texto histórico y analízalos con elementos del apartado “Elementos característicos del método científico”, esto es, buscando observaciones, experimentos, hipótesis, etc. Otra modalidad sería elegir un elemento característico del método científico, por ejemplo, observaciones, y ver, en el núcleo de la unidad o en los textos históricos, dónde se produce, en este caso, dónde se producen observaciones. Luego con otro y así sucesivamente.


CC3.2 Metodologías. Fundamentos del conocimiento científico

CC3.2.1 La inducción y el inductivismo
La inducción es la forma de razonamiento mediante la cual se obtienen conclusiones generales a partir de la constatación de casos particulares.
El inductivismo es una corriente de pensamiento que en su forma más radical propondria la inducción como método tanto de descubrimiento como de justificación. Francis Bacon fue un sistematizador de esta metodología. Posteriormente otro representante destacado ha sido John Stuart Mill

CC3.2.2 Contexto de descubrimiento, contexto de justificación. El método hipotético-deductivo
El contexto de descubrimiento es la situación en la que se elaborarían las hipótesis y en él cualquier procedimiento sería aceptable para obtenerlas (analogías, observaciones, imaginación, inducción...)
En el contexto de justificación se debe emplear la contrastación de consecuencias de las hipótesis y dichas consecuencias se obtienen deductivamente.
El método hipotético-deductivo consistiría en la propuesta de hipótesis, descubiertas por cualquier método y su justificación a través de la contrastación de consecuencias de las mismas obtenidas deductivamente. Aristóteles, Galileo, Newton, entre otros lo practicaron de un modo u otro.

CC3.2.3 Método de resolución (inducción) - composición (deducción).
Éste método era utilizado por Galileo. Tiene interés la simplificación que hace de los fenómenos, idealizándolos (caída libre en el vacío, péndulo ideal, superficie sin rozamiento), para obtener hipótesis de las que pudieran obtenerse consecuencias observables. Es necesario que el científico intuya qué propiedades de los fenómenos son la base adecuada para la idealización y qué propiedades pueden ignorarse.
Insiste también en la posibilidad de obtener por deducción consecuencias que no estaban en los hechos utilizados para la inducción de los principios.

CC3.2.4 El método axiomático de Newton.
Acepta la utilización de "cualidades manifiestas", que para él serían magnitudes, esto es, propiedades que pueden medirse.
Cuando dice "hipótesis non fingo" quiere decir que no utiliza "cualidades ocultas" del tipo torbellinos cartesianos, aunque reconoce que muchos de sus conceptos no se pueden considerar extraídos de la realidad por inducción.

CC3.2.5 Positivismo clásico
El positivismo reposa en el postulado de una ruptura entre las teorías científicas (que funcionan según los criterios apropiados a las teorías deductivas y cuyas categorías no tienen otra significación que simbólica) y la base observacional (que provee el cuadro de interpretación de los algoritmos de la teoría). Es preciso postular, por tanto, la existencia de una base observacional, completamente independiente de toda teoría y la posibilidad de reducir todos los datos teóricos a datos observacionales.

Hay una estrecha relación conceptual entre el positivismo y el empirismo de la escuela inglesa (Bacon y su definición de método experimental). Pero no es eso todo. Es preciso reconocer al positivismo el haber sido el primer intento sistemático de romper con el subjetivismo que presidía hasta entonces la reflexión sobre las vías de conocimiento. Comte reconoció la influencia de la sociedad sobre los modos y contenidos del pensamiento; pero pretende que existe un método general constitutivo de las ciencias para producir los saberes "positivos": observación---experiencia---puesta en evidencia de regularidades---formulación de hipótesis---deducciones---confirmación o rechazo de las hipótesis.

N.R. Hanson (1973) entre otros no acepta esta distinción entre la parte teórica y la base observacional, señalando que "los hechos están cargados de teoría".

CC3.2.6 Falsacionismo.
Consideremos este ejemplo:
(Ley) Los conductores metálicos cumple la ley de Ohm, V = IR
(Enunciado particular) Tenemos un conductor metálico cuya R es 20 Ω y la V es 10 V
-----------------
(Conclusión) La intensidad de la corriente que lo recorre debe ser I = V/R = 10/20 = 0´5 A

Si la conclusión es falsa, alguna de las premisas será falsa. No tiene por qué ser la ley. Puede ser el enunciado particular, por ejemplo que la resistencia no fuera de 20 Ω o que la V no fuera 10 V.
Popper propone como metodología el falsacionismo, esto es, que las hipótesis científicas han de estar de tal forma diseñadas que no se proteja ningún enunciado contra la falsación, esto es, contra la posibilidad de demostrar que la hipótesis es falsa, si es que lo fuera.

CC3.2.7 Explicación
El patrón deductivo de explicación consistiría en lo siguiente: Supongamos que deseamos explicar un fenómeno. Se trata de demostrar que ese fenómeno se deduce de unas leyes y de unas condiciones particulares que se están produciendo en ese momento. Por ejemplo:

Tenemos un circuito con una pila, una resistencia y un amperímetro que marca 3 A y queremos explicar el valor de esa intensidad. La explicación sería la siguiente:

Se cumple la ley de Ohm (es una ley general)
Tenemos un circuito con una resistencia de 4 Ω , conectada a una pila de 12 V (es un enunciado particular)
---------
Deberá ser recorrida por una intensidad de 3 A (es la conclusión, también un enunciado particular)

Podríamos no sentirnos satisfechos con esta explicación y desear una comprensión más profunda del fenómeno. Seguramente el modelo microscópico desarrollado cuantitativamente nos parecería más satisfactorio, nos dejaría con la sensación de que comprendemos mejor el fenómeno; pero esta explicación nos plantearía nuevas preguntas que nos obligarían a crear nuevas explicaciones. Este proceso en ciencia, no termina nunca, es el rompecabezas inacabado que presentamos en características de la ciencia 1. No existe un destino definitivo en este viaje pero el viaje en sí es apasionante y no podemos decir que los resultados parciales sean despreciables.


Ver el aprendizaje de la física y la resolución de problemas


CC3.2.Ej1: Elige algunas partes de la unidad que creas que se presten más a ello y analízalas con elementos del apartado “Metodologías. Fundamentos del conocimiento científico”, esto es, indicando si se aprecia razonamiento hipotético-deductivo, inductivo, etc.

CC3.2.Ej2: Elige algún texto que creas que se preste más a ello y analízalo con elementos del apartado “Metodologías. Fundamentos del conocimiento científico”, esto es, indicando si se aprecia razonamiento hipotético-deductivo, inductivo, etc.

CC3.2.Ej3: Elige un elemento característico de este apartado, por ejemplo, razonamiento inductivo, y mira, en el núcleo de la unidad o en los textos históricos, dónde se produce, en este caso, dónde se producen razonamiento inductivo. Luego con otro y así sucesivamente.

CC3.2.8 Primacía de la teoría sobre los hechos, en la interpretación de la observación y en la experimentación.
Existe una idea muy extendida, según la cual “el hecho”, concebido como un dato de observación se impone a cualquier observador objetivo; pero esta idea no es correcta. La ciencia no se interesa por la naturaleza como un todo sino por fragmentos de la misma y esos fragmentos los recorta a su medida, según orientaciones teóricas. Por ejemplo, si observamos un circuito con una pila, una bombilla y un amperímetro en serie, ¿qué se observa? La bombilla con un brillo más o menos intenso, la indicación del amperímetro... ¿por qué no, el color de los hilos, la marca de la pila, la temperatura del ambiente...?
Y en el caso de las observaciones se debe estar preparado para interpretar adecuadamente ciertas observaciones. Por ejemplo una experiencia como la de Oersted podría parecer una anomalía sin importancia a cualquiera y mucho más en el caso de la experimentación, que debe estar controlada por la teoría. En nuestro caso, las aparentemente simples medidas de la intensidad son medidas indirectas de la misma, ya que lo que se mide directamente es una fuerza sobre un elemento de corriente o materia depositada en una cuba electrolítica en un determinado tiempo, y las interpretamos, de acuerdo con nuestro modelo de corriente eléctrica.