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¿Qué es la ciencia?Una introducción al método científico.Santiago Cárdenas Martín

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1.- ¿Qué es la ciencia?

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¿Qué es la ciencia?

● Definición de la RAE:– Conjunto de conocimientos obtenidos mediante

la observación y el razonamiento, sistemáticamente estructurados y de los que se deducen principios y leyes generales.

● Esta definición hace que podamos llamar Ciencia a casi cualquier cosa.

● Los científicos suelen llamar ciencias sólo a las disciplinas que aplican sistemáticamente el método científico.

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El método científico.

● Fases del método científico:1.Observación sistemática, con posible diseño de

experimentos.2.Elaboración de una teoría.3.Verificación de la teoría con nuevas

predicciones.● Características fundamentales:

1.Falsabilidad.2.Reproducibilidad.

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Clasificación de las Ciencias.

● La Física, la Biología, la Química, la Medicina, la Psicología científica, la Economía científica, etc, son ciencias en el sentido estricto de la palabra, por que utilizan el método científico.

● Las “ciencias” del Trabajo, las “ciencias” de la información, el psicoanálisis, etc, en general, no utilizan el método científico.

● Las matemáticas no son una ciencia en el sentido estricto, ya que no están basadas en el método científico.

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2.- Teorías Físicas y Astronómicas.

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Modelos matemáticos de la realidad.

● Las teorías físicas simplifican el mundo real (R-mundo) y establecen una biyección entre esa realidad simplificada y un modelo matemático (M-mundo).

● Se aplican ecuaciones matemáticas a ese modelo, para obtener un resultado.

● Y ese resultado lo interpretamos en el mundo real de nuevo mediante la biyección inversa .

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Las teorías físicas.

● Una teoría Física puede aportar explicaciones profundas, sobre lo que subyace al comportamiento de un sistema físico.

● O puede, simplemente, aportar ecuaciones matemáticas que modelizan el comportamiento del sistema.

● En Física se suelen diseñar experimentos (repetibles), en los que se observan sistemáticamente los resultados.

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Teorías Astronómicas.

● En Astronomía, normalmente no podemos diseñar experimentos, sino que debemos conformarnos con observar el universo.

● A pesar de ello, podemos formular teorías sobre acontecimientos que nunca podremos observar como la formación del sistema solar o del universo.

● Seguimos el mismo esquema de observación – formulación de teoría – predicción de resultados.

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Evolución de las teorías gravitatorias (1):

1.Sistema geocéntrico de Ptolomeo.2.Sistema heliocéntrico de Copérnico.

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Evolución de las teorías gravitatorias (2):

3.Leyes de Kepler. (ecuaciones que modelizan el movimiento de los planetas)

4.Caída libre de Galileo. (ecuaciones que modelizan la caida de objetos sobre la tierra)

5.Ley de la gravedad universal de Newton. (unifican las ecuaciones y postulan una fuerza subyacente a esos fenómenos)

6.Teoría de la Relatividad General de Einstein. (postulan un espacio-tiempo cambiante)

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La teoría cuántica.

● En 1.900, Max Planck formula una teoría de cuantos de energía, en la que cree como modelo matemático, pero no como explicación subyacente.

● Sin embargo, más adelante se aceptó de forma incuestionable que efectivamente la energía está cuantificada.

● De todas maneras, la mecánica cuántica es, fundamentalmente, una teoría que modeliza matemáticamente la realidad, sin explicar que “hay debajo”.12

La interpretación de Copenhague.

● En 1.927 Bohr, junto con otros padres de la Mecánica Cuántica (MC), formularon una interpretación de la MC conocida como Interpretación de Copenhague (IC).

● La IC sí que interpreta los formulismos matemáticos de la MC, afirmando cosas como que la aleatoriedad es intrínseca en la naturaleza.

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La Teoría de Bohm.

● David Bohm, publicó en 1.952 una formulación matemática equivalente de la Mecánica Cuántica, que interpretaba los elementos de la misma de manera diferente.

● La Teoría de Bohm se diferencia en muchas cosas de la Interpretación de Copenhague, ya que entre otras cosas, es una teoría determinista, no intrinsecamente aleatoria, como la MC.

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El método axiomático-deductivo en ciencia.

● A menudo, muchas teorías físicas se presentan como sistemas axiomáticos.

● Se comprueba experimentalmente la aparente veracidad de unos postulados básicos y a partir de ahí se deducen matemáticamente toda una serie de resultados.

● Hay que tener en cuenta que estas demostraciones sólo serán válidas, si lo son los axiomas, lo que nunca se puede verificar de una manera absoluta.

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Inferencia por inducción

● En las teorías científicas es frecuente encontrarse con inferencias a partir de principios básicos.

● Es el caso del principio de equivalencia en la Teoría General de la Relatividad.

● Estas inferencias suelen ser inductivas, no deductivas. Es decir, están apoyadas en ese principio, pero no se deducen de él matemáticamente.

● Hay que tener cuidado con el uso de la palabra “deducción”.

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3.- Teorías en Medicina y Ciencias Sociales.

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La Medicina como ciencia.

● En la Medicina, desde el punto de vista científico, podemos distinguir dos grandes áreas:– La Fisiología, el estudio del funcionamiento de los

órganos vitales.– Los tratamientos de las enfermedades.

● La Medicina no se ha desarrollado científicamente hasta hace apenas un siglo. Antes era una colección de conocimientos, no siempre contrastados científicamente, sobre todo en el desarrollo de tratamientos.

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Como se construyen teorías en Ciencias Sociales y Medicina.

● El desarrollo de teorías en Psicología, Economía y en el tratamiento de enfermedades normalmente involucra un estudio estadístico de la realidad. No se pueden obtener resultados de causa-efecto absolutas como en Física.

● A pesar de ello, podemos seguir aplicando el método científico, aunque la comprobación siempre será probabilística.

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La inferencia estadística.

● Buscamos correlaciones estadísticas causa-efecto. Es decir, buscamos determinar que cuando ocurre X, es más probable que ocurra Y, que cuando no ocurre X.

● Por ejemplo, podemos intentar deducir que un niño que ha sufrido un determinado trauma, tendrá mayor probabilidad de tener un cierto problema de adulto.

● O, que quien fume habitualmente, tendrá más probabilidad de contraer un cáncer de pulmón.

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Ejemplos de estudios Médicos.

● El estudio Framinghan que se realizó en EEUU en 1.948, sobre los hábitos de vida estadounidenses.

● Pruebas clínicas de medicamentos.● Protocolos de actuación médica.● Tratamiento actuales avanzados.

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La problemática de aislar variables.

● Lo complicado de este tipo de estudios, es que el que encontremos una correlación estadística entre X e Y no siempre quiere decir que X implica a Y, ya que puede ser que X suela ir asociado a otras variables, y que sean estas las que causen Y.

● Esto nos obliga a intentar estudiar situaciones en las que sólo varie el factor X y nada más, y entonces estudiar que ocurre con Y.

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Deducciones erróneas en Medicina y Ciencias Sociales.

● En el ámbito de la nutrición resulta muy complicado obtener resultados científicos dignos de confianza. Un ejemplo ilustrativo es la correlación entre el consumo de Cerveza o Vino con las enfermedades cardiovasculares.

● En Ciencias Sociales es muy fácil también llegar a resultados erróneos. Por ejemplo, podríamos correlacionar un trauma infantil con un problema psiquiátrico de adulto, pero no tener en cuenta que ambos están causados por un entorno social determinado.

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4.- Cuestiones varias sobre Teorías Científicas.

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Ciencias a diversas escalas.

● La naturaleza está formada por todas partes por sistemas emergentes. La complejidad de estos sistemas hace que debamos estudiar científicamente cada nivel de manera separada.

● De esta manera, nos encontramos con una ciencia en cada escala: Física / Química / Biología / Medicina / Psicología

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Ciencia vs Técnica.

● La Técnica y la Ingeniería utiliza la ciencia para diseñar maneras de aprovecharla en nuestro provecho.

● La diferencia de la Técnica con la Ciencia está en que ésta no desarrolla teorías sobre como funcionan las cosas.

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¿Qué quiere decir que algo está “demostrado científicamente”?.

● Una demostración científica debe utilizar el método científico y debe ser reproducible por otra persona.

● También puede ser una deducción rigurosa de principios demostrados previamente.

● Siendo rigurosos, nunca una demostración científica es 100% perfecta, no es como una demostración matemática.

● Hay que tener cuidado con la expresión “es sólo una teoría”.

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¿Cómo distinguir a un genio de un charlatán?.

● La realidad es que no siempre es posible distinguirlos de una manera inmediata, pero suele haber elementos que los distinguen.

● En Internet es muy fácil encontrar montones de personas que intentan convencernos de haber realizado grandes descubrimientos. Sin embargo, cuando leemos sus teorías son absolutamente absurdas.

● Se les suele conocer como “magufos”. Mezcla de Magos y Ufólogos.

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Diferencias entre Genios y Magufos.

● El genio ha estudiado y conoce bien la fundamentación de su teoría.

● El genio sabe explicar porqué hasta ahora nadie había elaborado su teoría y en que punto conecta con los conocimientos actuales (correspondencia).

● Los magufos suelen elaborar teorías tan insostenibles, que ni siquiera son erróneas (como dijo Pauli)

● Los magufos acaban recurriendo al “argumento Galileo”.

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5.- Algunos ejemplos polémicos de teorías

científicas.

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La teoría de los múltiples Universos.

● Cada vez tiene más peso la teoría de que existen múltiples universos (llamados multiversos).

● Lo curioso es que esta teoría, que en apariencia no sería comprobable, sí que lo es.

● Es una teoría falsable, a la que podemos llegar a través del método científico.

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Teoría de la Evolución vs Diseño Inteligente.

● La Teoría de la Evolución de Darwin es una Teoría Científica, ampliamente contrastada y de una solidez científica consolidada.

● En los últimos años, existe el intento de convertir en teoría científica la idea de que tiene que existir un ser superior que nos ha creado. Esto es lo que se conoce como Teoría del Diseño Inteligente.

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La teoría del calentamiento global.

● Todos hemos oido hablar de la teoría del calentamiento global.

● Esta teoría establece al hombre como causa de la aparente subida de temperatura ocurrida en los últimos decenios y predice una progresiva y desastroza subida de la temperatura en los próximos años.

● Aunque está ampliamente aceptada hoy en día, aún quedan científicos que la ponen en duda.

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La teoría de Supercuerdas.

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● Desde los años 70 se ha ido desarrollando la llamada teoría de Cuerdas, que se convirtió en supercuerdas en los años 80 y en Teoría M en los años 90.

● La Teoría de Cuerdas pretende unificar la Mecánica Cuántica con la Teoría General de la Relatividad.

● El problema es que a pesar de que consume los mayores recursos en investigación teórica, nunca ha sido comprobada experimentalmente.

Una posible futura Teoría del Todo (TOE).

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● Llamamos Teoría del Todo (TOE: Theory of Everything) a una hipotética teoría que estableciera una identificación definitiva y perfecta entre la realidad (R-mundo) y su modelo matemático (M-mundo).

● Sería la teoría física definitiva, sin mayores refinamientos posteriores.

● Es una cuestión polémica el hecho de que sea posible o no que exista tal teoría.