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CAPITULO 3

OBSERVACION E HIPOTESIS

Curiosidad ….. una inmensa curiosidadpor entender lo que sucede

Mr Spook Personaje de la serie Viaje a las Estrellas

Se cuenta que Galileo Galilei, estaba en la iglesia y por alguna razón uno de los

candelabros estaba en movimiento. Galileo dejó de interesarse en la misa y centró su

atención en el candelabro. A Galileo le pareció que el tiempo necesario para cada viaje de

ida y vuelta, era independiente de la distancia recorrida por el candelabro, a pesar de que

el movimiento se amortiguaba

gradualmente. Empleando su pulso

como reloj efectúo una primera

verificación de su suposición. Un

movimiento como el del candelabro,

que se repite una y otra vez se llama

oscilación. Un peso colgando de una

cuerda que a su vez está atada a un

soporte, como es el caso de los candelabros en una iglesia se llama péndulo. En su

laboratorio Galileo experimentó a fondo el fenómeno y descubrió las leyes que gobiernan

el movimiento del péndulo. Años después en Inglaterra otro gran científico Huyghens,

construyó los primeros relojes de péndulo en base a estas leyes

Antoni Van Leeuwenhoek (1632 - 1723) era un holandés fabricante de alfombras y

tapetes. En su negocio era habitual examinar cuidadosamente los tejidos de las telas con

lentes de aumento, a fin de asegurarse de la calidad de los productos, por lo cual

Leeuwenhoek construyó sistemas de lentes capaces de amplificar el tamaño de objetos

muy pequeños. Leeuwenhoek era algo más que un comerciante y también empleo sus

sistemas de lentes, para analizar cosas que le parecieron mas interesantes que los tejidos

Figura 3.1

Observación e hipótesis Capítulo 3 Aníbal Rodríguez Gómez

de las telas que fabricaba, como lo son …………….. gotas de agua sucia (Leeuwenhoek

mostró una gran curiosidad por la naturaleza) y lo que vio maravilló al mundo. En una

carta dirigida a la Royal Society de Inglaterra (9 de octubre de 1678) Leeuwenhoek

sacudió al mundo científico al revelar la existencia de seres vivientes mucho mas

pequeños de lo que hasta entonces se conocía, los microbios. Leeuwenhoek nos legó

además un instrumento fundamental para la ciencia: el Microscopio.

Poco después de terminar la segunda guerra mundial los científicos y técnicos del

laboratorio de Los Alamos en Nuevo México, que se dedicaban a perfeccionar el radar,

notaban que dentro de los laboratorios donde se hacían las pruebas de emisores de ondas

de radar, los chocolates que llevaban como golosinas a menudo se derretían inclusive

cuando hacía mucho frío. Uno de los investigadores fue mas lejos, investigó porque las

barras de chocolate se derretían en las bolsas de su bata y descubrió que las emisiones de

radar en el laboratorio calentaban los chocolates. A esta persona se le ocurrió que podría

construirse un dispositivo para calentar comida con ondas de radar de baja potencia, y ese

fue el origen de los hornos de microondas.

La Observación: Las historias descritas arriba, ejemplifican una etapa

fundamental del método científico La Observación. La observación casual o involuntaria,

o intencionada y dirigida hacia un propósito, es una parte integral y fundamental del

método científico.

La observación puede describirse como el acto conciente a través del cual un ser

humano, se da cuenta de la existencia de un fenómeno, identificando sus características

mas esenciales. Son sumamente importantes en estas historias los hechos siguientes:

1. No basta observar un fenómeno, es necesario que la actitud del observador lo lleve

mas allá de la contemplación casual de los hechos buscando su esencia fundamental.

Esta actitud es algo personal, y es lo que distingue al científico o al que aplica el

método científico en sus actividades, de otras personas.

2. La observación no es un acto sin respaldo o sin antecedentes. Evidentemente las

personas mencionados en los ejemplos, tenían la preparación suficiente para

apreciar que estaban observando fenómenos interesantes. La observación nunca se

da en un vacío intelectual. El pensamiento del observador guía siempre a la ob-

servación.

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Aníbal Rodríguez Gómez Capítulo 3 Observación e Hipótesis

3. El observador debe tener una mente abierta al descubrimiento, a maravillarse de

hechos tan mundanos como la oscilación de candiles o el agua sucia, que millones de

gentes han observado sin pensar mas en ellos, y buscar las razones de su ocurrencia.

Personas como Galileo, Darwin, Newton o Lavoisier estaban completamente

preparados para reconocer que aún en los fenómenos más comunes y corrientes, como

objetos que caen, el movimiento de cosas sobre la Tierra, las oscilaciones de objetos

colgantes como el candelabro o el agua sucia existen cosas interesantes. Galileo estaba

enterado de los conocimientos más avanzados de la ciencia de su tiempo. Eso lo capacitó

para ver ángulos novedosos en el movimiento del candelabro. En la ciencia

contemporánea que se desarrolla en medio de programas de investigación en

universidades, laboratorios nacionales y de grandes empresas, se realizan observaciones

guiadas por las necesidades de algún proyecto, y a menudo se sabe lo que hay que buscar

y donde encontrarlo. La observación se apoya en hechos. Se entiende por hecho científico

a un acuerdo realizado por observadores competentes con respecto a las características

de un fenómeno.

Indudablemente millones de hombres desde la época de las cavernas hasta nuestros

días, han observado objetos colgados de cuerdas oscilando libremente, pero solamente a

Galileo se le ocurrió pensar que es un fenómeno interesante. A nadie se le había ocurrido

antes de Leeuwenhoek que las gotas de agua sucia eran interesantes, y en los laboratorios

de radar a nadie se le había ocurrido investigar porque se les derretían los chocolates a

técnicos y científicos. Esto pone de manifiesto una característica fundamental del hombre

de ciencia, la curiosidad, una inmensa curiosidad acerca del mundo que lo rodea.

Variables La observación de un fenómeno es solo el primer paso, para descubrir

el origen de los hechos de la naturaleza. Galileo se propuso averiguar que características

del péndulo condicionaban el tiempo que le tomaba efectuar una oscilación completa,

tiempo llamado periodo. Galileo supuso que cualquier objeto colgando de una cuerda se

comportaría en forma idéntica al candelabro y que las características más importantes del

péndulo eran: La longitud, el peso y la amplitud inicial de la oscilación. Galileo empleo,

además de la observación, su experiencia y sus conocimientos previos, para eliminar

todos los factores que creyó irrelevantes, seleccionando únicamente aquellas cantidades

que pensó eran los más esenciales, a esas cantidades las llamamos variables.

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Aquellas características que describen un fenómeno, y que a menudo podemos

medir las llamamos variables. En la Física y la Química, las variables a menudo se

representan en términos de números y símbolos matemáticos. En la Biología y las

Ciencias Médicas, las variables se expresan mediante descripciones verbales o imágenes,

en general las variables se representan empleando todos los medios de expresión que

brinda el mundo contemporáneo. Los biólogos han desarrollado lenguajes especializados

para clasificar los seres vivos, que reciben nombres como reino, especie, raza y otras por

el estilo. Esas son las variables que manejan en la botánica o la zoología.

La Investigación Documental o Bibliográfica desde los inicios de la ciencia

como una rama de la Filosofía, la lectura de documentos ha sido un auxiliar muy

poderoso y fundamental en todas las actividades de los científicos. Entendemos como

investigación documental, la búsqueda a través de libros, revistas especializadas, de las

redes de cómputo y bancos de datos; de información relacionada con un problema.

La lectura de artículos de las revistas, libros, hojas web y otros medios mediante los

cuales los hombres de ciencia comunican sus resultados, le sugiere al investigador

esquemas experimentales, métodos de medición, información acerca del comportamiento

de instrumentos sus capacidades y limitaciones, ideas acerca de los resultados que puede

obtener, datos complementarios y en general es una fuente fundamental de información

para todas las tareas de un científico, y eso, también es observación

La Identificación del Problema Científico y La Hipótesis

Hace mas de 2500 años las civilizaciones de la antigüedad ya habían colectado

infinidad de datos acerca del movimiento de los cuerpos celestes a lo largo del año,

durante siglos. Se dieron cuenta de la periodicidad de eventos como eclipses de Sol y de

Luna y relacionaron las posiciones del Sol con la entrada de las estaciones del año.

Los Griegos aunaron a esas observaciones la creencia de que todo lo observado en

la naturaleza obedecía a regularidades entendibles por el hombre. Creían que los cuerpos

celestes debían moverse forzosamente en círculos perfectos porque para ellos los círculos

no tenían principio ni fin, y el movimiento aparente de los astros no tiene ni principio ni

fin. Pensaban que su movimiento debería ser uniforme y que sus trayectorias deberían ser

círculos perfectas porque con los medios que tenían a la mano, les parecía que las

estrellas se movían en círculos perfectos y con rapidez constante, alrededor del la Tierra.

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Los Griegos y otras civilizaciones observaron que había cinco astros: Mercurio, Venus, la

Luna, Marte, Júpiter y Saturno, que se movían de manera aparentemente irregular, en

comparación con la posición de las estrellas, les llamaron astros vagabundos o sea:

Planetas

En el siglo IV antes de Cristo. Platón, uno de los mas célebres filósofos Griegos,

junto con otros filósofos fundó una institución dedicada a la investigación filosófica en

Atenas a la que llamaron La Academia. En la entrada de la misma había una inscripción

que decía “no entre si no sabe matemáticas”, era una especie de examen de admisión.

Ahí Platón planteo el problema siguiente a sus colegas y estudiantes. “las estrellas

eternas divinas e inmutables se mueven alrededor de la Tierra dando una vuelta

alrededor de ella cada día, siguiendo la trayectoria de mayor perfección: el círculo. Pero

hay cuerpos celestes que durante el año vagan por el firmamento siguiendo trayectorias

irregulares, pero seguramente deben moverse en la realidad en círculos o en

combinaciones de círculos. Les propongo determinar que clase de movimientos

circulares y uniformes deben asignarse a cada uno de los planetas, para explicar su

trayectoria anual aparentemente irregular”

La propuesta de Platón es, hasta donde sabemos, el primer planteo de un problema

científico documentado de la historia. Los griegos no solucionaron el problema, este fue

resuelto 2000 años después por Copérnico, Galileo, Tycho Brahe, Johannes Kepler e

Isaac Newton quienes descubrieron que los planetas ni se mueven en círculos, ni se

mueven con rapidez uniforme y muchas cosas mas, y al resolverlo crearon la ciencia

moderna.

Regresando al caso de Galileo y el péndulo, Galileo identificó las relaciones entre

variables que pensó eran las más adecuadas para investigar el movimiento del péndulo,

dándose cuenta que candelabros de iglesias y cualquier otro objeto colgante libre de

oscilar debería obedecer las mismas causas. Galileo al igual que Platón 1700 años antes

definió el problema.

La definición de un problema científico es el resultado de la valoración de los

datos obtenidos mediante observaciones y otras fuentes, y queda estrictamente definido

cuando se pueden identificar cuáles son las variables adecuadas para describirlo, y las

posibles relaciones entre estas variables. La definición clara de un problema puede ser

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tan importante como la misma solución. Una vez definido el problema se procede a

proponer una explicación tentativa que lo solucione o explique.

Hipótesis

Platón propuso que los cuerpos celestes debían girar alrededor de la Tierra en

trayectorias circulares y que cada planeta eran una esfera perfecta. Uno de los miembros

mas brillantes de la academia, Aristóteles, imaginó un mecanismo que explicaba mas o

menos adecuadamente como se movían los cuerpos celestes. Galileo supuso que el

periodo del péndulo no dependía ni de la amplitud de oscilación, ni del peso, y que

dependía únicamente de su longitud. Darwin en base a un número limitado de

observaciones muy cuidadosas, propuso que los seres vivientes actuales era el resultado

de cambios graduales en los organismos de otros seres que los antecedieron. Los

Biólogos hace unos dos siglos pensaban que la vida se generaba espontáneamente, al

observar que, si se dejaban cuerpos de animales muertos al aire libre, se agusanaban, e

inclusive si se les encerraba en un frasco también aparecían gusanos que los devoraban.

Propusieron que la vida emergía espontáneamente en dichas situaciones. Está hipótesis se

llamó “de la generación espontánea”.

Una hipótesis es una explicación tentativa de un fenómeno, se elabora en base a la

observación de las características distintivas de este, así como a la experiencia y conoci-

mientos del investigador.

La hipótesis platónica de que la Tierra era el centro del Universo, y que los planetas

giraban alrededor de ella siguiendo órbitas circulares perfectas viajando con movimiento

uniforme resultó errónea, también la hipótesis de generación espontánea de vida en

organismos que se pudrían, resultó errónea, sin embargo ambas eran hipótesis científicas

ya que eran verificables. Las hipótesis científicas son verificables aunque en el momento

que se enuncien no existan los medios para verificarlas. Cuando la hipótesis Platónica se

enunció no había medios adecuados para verificarla. No fue sino hasta el siglo XVI

cuando quedó plenamente demostrado que la hipótesis platónica es falsa. La hipótesis de

la generación espontánea fue difícil de derrotar, pues incluía ideas religiosas muy

imbuidas en la cultura de occidente, sin embargo el desarrollo de instrumentos de

experimentación mas perfeccionados, y los avances de la química la derrotaron.

Elaboración de Hipótesis. Para elaborar hipótesis no hay recetas definidas. La

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intuición del científico, su experiencia e imaginación, son los factores centrales en esa

tarea. Las hipótesis se elaboran en base a observaciones, datos obtenidos por la

investigación bibliográfica o documental, los conocimientos del investigador y los

conocimientos científicos ya existentes, y muchas veces, por la intuición e imaginación

creadora del investigador. Únicamente cuando aparecen fenómenos de los que no se tiene

noticia, se recurre a la elaboración de hipótesis desde cero.

A menudo las hipótesis se elaboran con el auxilio de analogías con cosas ya

conocidas. Cuando el ser humano se enfrenta a cosas desconocidas, irremediablemente

trata de entenderlo en términos de cosas que ya conoce y que le son familiares. Hacemos

una analogía cuando tratamos entender algo desconocido en términos de un fenómeno o

un objeto que ya conocemos. Niels Bohr propuso que el átomo

se parece a un sistema solar con el núcleo atómico en el centro y

los electrones girando a su alrededor. Elaboró su hipótesis

atómica por analogía con el sistema solar, y aunque dicha

hipótesis ha sido corregida pues es incorrecta, en la imaginación

popular el átomo se sigue pensando como un sistema solar en

miniatura.

Experimentos y observaciones sólo pueden analizar aspectos muy particulares y

reducidos del mundo real. Recientemente el científico norteamericano Dr. Walter Alvarez

encontró que, en estratos geológicos de hace unos sesenta millones de años, la época en

que se extinguieron los dinosaurios, abunda una sustancia llamada iridio, la cual se

deposita sobre la superficie de la Tierra en abundancia, como resultado de impactos de

meteoritos sobre la Tierra. Con base a esto, y a la información de que en otras partes del

mundo, otros científicos habían observado lo mismo, el Dr. Alvarez propuso que los

dinosaurios se extinguieron debido a las consecuencias del impacto de un gran meteorito

sobre la Tierra. El Dr. Alvarez no puede hacer observaciones en absolutamente todo el

globo, así que ha hecho uso de la inducción. La inducción es el proceso mental mediante

el cual el científico pasa de las observaciones particulares meticulosas y cuidadosas, a

conclusiones más generales. El empleo de la inducción es obligado e inevitable ya que

los resultados de la experimentación y las observaciones siempre son casos particulares,

mientras que la ciencia busca generalidad y aplicabilidad universal

Bohr imaginó al átomo parecido al sistema Solar

Figura 3.2

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Las hipótesis se formulan en base a conceptos muy básicos como pueden ser

distancia, tiempo o desplazamiento, así como a conocimientos verificados y

comprobados. Los conceptos básicos a menudo son cosas que no podemos definir con

precisión. El tiempo es un concepto que se ha usado en la ciencia, la ingeniería y la vida

diaria desde la más remota antigüedad, y solo hasta el siglo XX se ha empezado a

entender, sin embargo a pesar de ello, el concepto de tiempo y otros como el de espacio,

se han usado una y otra vez en la formulación de hipótesis, leyes y teorías. Einstein

definía: “Tiempo es aquello que medimos con un reloj” y también definía “distancia es

aquello que se mide con una regla” Una definición como estas se llama definición

operacional. Establecemos la definición operacional de un concepto, una vez que se

establece un procedimiento claro y sin ambigüedades para medirlo. Las definiciones

operacionales tienen las ventajas siguientes:

i) Claridad. Estas definiciones permiten que se entienda sin ambigüedades como se

obtiene la expresión concreta de un concepto. Así si especificamos que un fenómeno

ocurre en .001 segundos queda especificada sin ambigüedad la duración del fenómeno.

ii) Reproducibilidad. Dado que las operaciones para medir el concepto pueden

repetirse sin ambigüedad, cualquier investigador en cualquier parte del mundo puede

hacer uso sin problemas de los conceptos.

iii) Utilidad. Un concepto definido operacionalmente, puede usarse sin problemas

para muchas cosas en tanto se mejora su entendimiento y no se convierte en un obstáculo.

En resumen. Las observaciones proporcionan los elementos que permiten al científico

darse cuenta que existe un problema. La experiencia del científico, los datos que pueda

recabar y su imaginación, le permiten definir o plantear el problema. Finalmente los

científicos elaboran hipótesis, o sea soluciones o explicaciones racionales del problema.

¿Que hacemos con las hipótesis? Las verificamos, lo cual es materia del capítulo

siguiente.

Preguntas de repaso

1. Definir observación

2. Identificar algunas diferencias entre la observación científica y la observación casual

3. ¿Qué observación fue el origen de la fabricación de hornos de micro ondas?

4. Describa tres características de la observación científica

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5. Busque en un diccionario la definición del término curiosidad, relea lo narrado acerca

de Galileo y Leeuwenhoek, y explique si existe una conexión entre la definición y lo

que leyó

6. Puede ser “guiada” una observación, o solo ocurre como sucedió con Galileo o

Leeuwenhoek

7. Definir hecho científico

8. ¿Será la belleza de una persona un hecho científico? Piense y explique

9. Definir variable

10. Describa las diferencias entre el tipo de variables que emplea la física, la química y la

biología

11. Explique que variables le sirven para describir a una persona

12. Identifique algunas características de la investigación bibliográfica o documental

13. Si usted busca información sobre reproducción sexual donde es mas posible que

encuentre un resumen mas pequeño: en un libro especializado, en un libro de Biología

o en una enciclopedia. Explique justificando su respuesta

14. Si usted busca información sobre reproducción sexual donde es mas posible que

encuentre una explicación detallada: en un libro especializado, en un libro de

Biología o en una enciclopedia. Explique justificando su respuesta

15. Explicar en que consiste la definición de un problema científico

16. Definir hipótesis

17. Definir una característica de las hipótesis científicas que las distingue de otro tipo de

hipótesis

18. En este texto se enfatizan las hipótesis científicas. Lea en un diccionario una

definición de hipótesis, escríbala reflexione y explique ¿hay hipótesis que no son

científicas?

19. Relea el texto y analice el problema de Platón. En que parte del mismo se refiere a

observaciones. Explique

20. Relea el texto y analice el problema de Platón. ¿Se establece en el una hipótesis?

Explique

21. Explicar porqué el problema de Platón define un problema científico

22. Explicar la hipótesis de Galileo acerca del movimiento del Péndulo como la

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definición de un problema científico

23. Describir como se emplean las analogías con hechos ya conocidos para elaborar

hipótesis

24. ¿Como se relaciona el pensamiento inductivo con la elaboración de hipótesis?

25. Relea el texto y explique ¿cuál es la evidencia que llevó a proponer que los

Dinosaurios se extinguieron debido a un cometa que golpeó la Tierra?

26. Describa las características de las definiciones operacionales

27. Enuncie las definiciones operacionales de tiempo y espacio

Preguntas para pensar28. En el texto se dice que el científico debe tener la mente abierta y maravillarse de

cosas aparentemente inútiles o sin importancia. ¿que piensa de las experiencias que se

relatan de Galileo y Leeuwenhoek acerca de este punto?

29. En el texto se narran las historias de Galileo y Leeuwenhoek, maravillándose acerca

de cosas aparentemente irrelevantes. Reflexione y explique ¿qué otro hecho de los

que usted ve en su vida diaria cree que haya sido sujeto de investigación científica?

30. Relea el problema de Platón razone y explique ¿cuáles cree que fueron las

observaciones mas importantes para formularlo?

31. Suponga que quiere describir el desarrollo de una persona desde que nace hasta que

llega a la edad adulta ¿cuáles serían las variables mas adecuadas? Explique

32. ¿Cuáles cree que serían las variables mas adecuadas para describir si un platillo es

“sabroso”? explique

33. Observe el vuelo de una pelota de béisbol o fútbol ¿cuáles son las variables mas

adecuadas para describirlo? Explique

34. Ponga una pastilla efervescente en un vaso con agua, observe el fenómeno hasta que

termina, y explique cuales son las variables mas adecuadas para describirlo

35. Piense y explique porqué la belleza de las mujeres tal y como la establecen los jueces

de una concurso de belleza, no es un hecho científico

36. Los Griegos propusieron que la luna giraba alrededor de la tierra apoyándose en una

esfera transparente, que tenía dos soportes que se apoyaban sobre la Tierra. Sabemos

que es una idea errónea sin embargo era una hipótesis científica ¿porqué?

37. Piense en una forma en la que los Griegos o Romanos pudieron haber verificado la

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hipótesis de la pregunta anterior con los medios a su alcance

38. Otra hipótesis errónea de los Griegos era que toda la materia de la que están hechas

las cosas y los seres vivos en la Tierra, resultaba de la combinación de cuatro

elementos, tierra, agua, viento y fuego ¿Porqué esta hipótesis errónea es científica?

39. Si alguien propone que Albert Einstein es el científico mas grande que ha existido

¿porque dicha hipótesis no es científica?

40. Alguien propone la luna “se ve de color blanco, es redonda y tiene muchos hoyos

probablemente es de queso” ¿es científica esta hipótesis?

41. Que puede tener en común la elaboración de una hipótesis con una creación artística

como las que realizaron los grandes pintores? Explique

42. Compare la costa este de América y la Costa Oeste de África. Suponiendo que los

continentes son grandes masas de Tierra que flotan sobre el núcleo terrestre a lo largo

de millones de años ¿qué le sugiere el perfil de ambos continentes? Explique

Ejercicios de investigación bibliográfica

43. La penicilina fue el primer antibiótico usando ampliamente para combatir

enfermedades. Busque en los libros y revistas de la biblioteca como se descubrió y

explique que papel jugó la observación

44. La hipótesis del cometa no es la única que se ha propuesto para explicar al extinción

de los dinosaurios. Busque en los libros y revistas de la biblioteca de biología otra

hipótesis explicando dicha extinción y descríbala

45. Busque en la biblioteca una biografía de Charles Darwin, y en ella encontrará las

observaciones que el realizó acerca de unas aves llamadas hoy Pinzones de Darwin, y

que observó atentamente en las Islas Galápagos ¿Cuáles fueron estas observaciones?

46. Algunas de las observaciones mas famosas que se han hecho en el desarrollo de la

ciencia están las que realizó Galileo con pelotas en planos inclinados. Busque en los

libros de Física en que consistieron estas observaciones y descríbalas

47. Benjamín Thomson Conde de Rumford fue un científico que contribuyó

notablemente a entender que es el calor y cual es la diferencia entre calor y

temperatura. El realizó observaciones decisivas cuando barrenaba cañones para el

ejército Bávaro. Revise libros de Química y Física y describa estas observaciones

48. Un profesor danés Juan Cristian Oersted realizó en el salón donde daba clases a sus

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alumnos en 1820 una observación que permitió descubrir que había una relación entre

corrientes eléctricas e imanes. Busque en los libros de física cual fue esta observación

y descríbala en seguida.

49. Hoy día los Astrónomos observan que todas las galaxias del Universo se alejan unas

de otras a gran velocidad, es algo plenamente verificado al grado que se puede medir

las velocidades de alejamiento. Entonces piense y explique ¿como debió ser la

distancia entre galaxias hace miles de millones de años en el pasado? ¿mayor o

menor que hoy?.

50. ¿Qué hechos y conductas observaría usted para descubrir las costumbres de los gatos?

explique

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