martes, 30 de diciembre de 2014

Un Método Infalible (I)


Hace poco os prometí una entrega o dos acerca del Método Científico y he estado recopilando información sobre el tema, llegando a la conclusión de que tal vez serán tres entregas, debido a la gran cantidad de material interesante… Trataré de explicarlo todo de forma que sea sencillo de entender, ya que estoy seguro de que mucha gente odia la Ciencia sólo porque de pequeños no se la explicaron bien en el colegio… Hace dos mil seiscientos años, en la antigua Grecia, a la Ciencia se le llamaba Filosofía (es decir, amor por el Conocimiento) y no había distinción entre una y otra; muy similar es la etimología del término “Método Científico”, que viene del griego “Metodos” (camino hacia) y el latín “Scientia” (Conocimiento). En pocas palabras, la Ciencia se encarga de averiguar cómo funciona el Universo y qué es lo que hace que la Naturaleza se comporte como se comporta.

Galileo Galilei inició hace unos cuatro siglos la Ciencia moderna, que consiste no sólo en pensar acerca de cómo funcionan las cosas, como se venía haciendo hasta entonces (cuando se hacía), sino también en diseñar experimentos para comprobar las hipótesis, para confirmar que los hechos están de acuerdo con lo pensado: la Razón se verá reforzada a partir de ese momento por la evidencia experimental. Por tanto, no penséis que la Ciencia es una colección de datos abstractos y aburridos que hay que memorizar por obligación; en realidad es un conjunto de métodos y procedimientos que te facilitan el simplificar problemas complejos para poder llegar a la solución, descomponiéndolos en partes más pequeñas y resolviendo esas partes una tras otra, con paciencia y prestando mucha atención a todos los detalles, sabiendo distinguir los elementos importantes de los irrelevantes y sin dejarte despistar por ningún tipo de idea preconcebida.




Dediquemos esta primera entrega a describir con detalle los distintos pasos del Método Científico. El primer paso surge de la curiosidad, cuando lo que vemos a nuestro alrededor hace que nos formulemos preguntas. El procedimiento comienza por tanto con la observación sistemática de un aspecto concreto de la Naturaleza, buscando pautas, patrones que se repitan. A veces resulta difícil incluso formular correctamente la pregunta que describe el problema de manera adecuada, y dar con el enunciado apropiado para la pregunta requiere ya un primer esfuerzo mental (Es lo que yo he llamado alguna vez poner tus ideas en negro sobre blanco).

A continuación viene la generación de una hipótesis acerca de por qué la Naturaleza funciona de esa manera, es decir, de una posible respuesta a la pregunta. Inicialmente la hipótesis no es más que una suposición, una conjetura, una explicación provisional de cuáles son las causas de lo observado, y debe incluir una valoración acerca de qué factores del entorno afectan directamente al resultado del proceso en cuestión (y de qué manera), cuáles influyen en menor grado y cuáles son totalmente irrelevantes.

El siguiente paso es el diseño de un experimento controlado que nos permita confirmar o rechazar la hipótesis, saber si se ajusta o no a la Verdad; el experimento tiene que llevarse a cabo en un entorno que podamos controlar, tal vez a menor escala que el problema real, y en el que podamos elegir y conocer el valor numérico de las variables implicadas. Hay que pensar en el material e instrumentos de medición a utilizar, así como en las precauciones a tomar para que los experimentadores no corran ningún riesgo. Una vez hecho esto, hay que deducir cuál sería la predicción del resultado del experimento según nuestra hipótesis; es decir, tenemos que preguntarnos cuáles serían las consecuencias lógicas de la hipótesis, suponiendo que fuera cierta, al aplicarla en este caso.




Durante la realización del experimento hay que tener mucho cuidado si son varios los factores que presuntamente determinan el resultado final, ya que en caso de variar simultáneamente dos de ellos y producirse un cambio en el resultado no sabríamos si ese cambio se debe al primer factor, al segundo o a ambos. Por tanto, cada serie de medidas debe hacerse modificando el valor de lo que llamamos la variable independiente, que es una (y sólo una) de las posibles causas o factores, manteniendo fijas las otras variables y midiendo en cada caso el valor resultante de la variable dependiente, que es la consecuencia del proceso. Cada uno de estos resultados podría obtenerse varias veces para comprobar que los datos no fluctúan excesivamente (es decir, que no estamos pasando por alto ningún otro factor importante que hubiera que mantener fijo también) y para hacer algún tipo de promedio si es necesario, mejorando así la calidad de los datos.

Seguidamente viene el análisis, que consiste en comparar los resultados del experimento con las predicciones teóricas. Para poder identificar un patrón o confirmar una determinada relación entre variables, a veces es recomendable representar tanto los datos experimentales como las predicciones en forma de gráficas, ya que la información de tipo visual es más fácil de interpretar que la puramente numérica. Cuando son más de una las variables que pueden afectar al proceso, se intenta describir la relación entre cada una de ellas y el resultado por separado, haciendo varias series diferentes de experimentos (como ya hemos dicho antes), y después se intenta combinar las distintas conclusiones en una sola explicación más general del fenómeno.

Llegados a este punto, y dependiendo de lo que ocurra, hay varias opciones. Si los datos experimentales obtenidos concuerdan muy bien con las predicciones hechas, la hipótesis queda confirmada, así que podemos decir que es correcta (por ahora). Si ambos conjuntos de valores se parecen pero no acaban de encajar del todo, hay que intentar corregir algún aspecto de la hipótesis (tal vez había algún factor que considerábamos irrelevante y que en realidad era más importante de lo que creíamos) y hacer nuevas predicciones; la investigación científica es por tanto un proceso iterativo en el que muchas veces hay que volver atrás para cambiar detalles, repetir los cálculos e ir refinando poco a poco el modelo… Puede ser también que el desacuerdo se deba no a un problema en la hipótesis y sus predicciones, sino a un mal diseño del experimento que ha proporcionado datos incorrectos, en cuyo caso hay que repetir las medidas en las condiciones adecuadas. Por último, si los datos experimentales no se parecen en absoluto a las predicciones no hay más remedio que refutar la hipótesis y probar de nuevo con otra distinta.




Lo explicado hasta ahora podría hacerlo prácticamente cualquiera de nosotros en casa a nivel individual, y de hecho yo os lo recomiendo (en las próximas entregas hablaremos más de ello), pero si se considera que las conclusiones a las que se ha llegado son realmente importantes, el proceso no termina aquí. La Ciencia con mayúsculas no es cosa de una sola persona, ni siquiera de un solo equipo de investigación; es necesario hacer públicos los hallazgos en la revista científica adecuada y explicarlo todo al detalle (el método experimental y al menos un resumen de los resultados numéricos) para que quien quiera pueda repetir el experimento y comprobar si lo has hecho todo bien o te has olvidado de algún detalle importante, y confirmar o refutar tu hipótesis. Si todo se ha hecho correctamente, cualquier otro grupo de investigación debería ser capaz de obtener unos resultados similares; es decir, el experimento tiene que ser reproducible.

Por consiguiente hablar de Ciencia es hablar, entre otras cosas, de trabajo en equipo, incluso a grandes distancias y a través de los años, las décadas o incluso los siglos, como ya hemos comentado alguna vez. El primar la cooperación por encima de la competencia es uno de los puntos clave que ha permitido avanzar tanto a la Ciencia, sobre todo desde la época de Galileo: cualquiera puede participar de ella en igualdad de condiciones y evaluar el trabajo de los demás, siempre y cuando lo haga de manera razonada y con argumentos sólidos, lo cual garantiza que se avance casi siempre en la dirección correcta en la búsqueda de la Verdad.

Si más o menos hay acuerdo acerca de una determinada hipótesis entre la comunidad científica, ésta se convierte en tesis y da lugar a una ley científica, que podría definirse como la formulación de las regularidades observadas en un hecho o fenómeno natural, expresada por lo general en forma matemática mediante una ecuación (lo más sencilla y robusta posible) que relaciona las variables implicadas. Varias leyes relacionadas entre sí pueden integrarse en una teoría científica, que es una explicación global a un conjunto muy amplio de observaciones… Pero aquí estamos hablando ya de palabras mayores, así que no me voy a extender más.




Pido disculpas por anticipado si algún investigador o investigadora que esté leyendo esto piensa que su método y lo que acabo de explicar se parecen como un huevo a una castaña, pero tened en cuenta que la Ciencia abarca un amplio abanico de disciplinas muy diversas, y por tanto requiere procedimientos distintos en cada caso… Yo sólo he tratado de resumir aquí las ideas generales. Me he dejado muchas cosas en el tintero: podríamos ponernos ahora a hablar de lo que es un control, o del método de doble ciego, o de herramientas estadísticas, o de falsos positivos, pero no vamos a entrar en detalle porque la cosa se haría interminable.

Una vez la hipótesis se ha convertido en ley, el siguiente paso lógico consiste en usar estas ecuaciones, que han sido confirmadas en entornos seguros y controlados, para extrapolar las conclusiones y hacer predicciones acerca de cómo funcionan fenómenos similares en otros entornos no tan controlados o accesibles, en los que es más difícil o peligroso, o sencillamente imposible, hacer medidas experimentales. Si hasta ahora la ecuación ha funcionado siempre dentro del laboratorio, ¿por qué no habría de funcionar también fuera? En caso de que sea imposible conseguir datos experimentales reales (por ejemplo: no hay reglas suficientemente largas para medir distancias en el espacio interestelar), podemos confiar en las predicciones teóricas, que es lo único que tenemos, y tomarlas como base para seguir avanzando en los razonamientos acerca de otros sistemas naturales relacionados con ése en concreto… Y si trasladar el experimento al caso real es posible pero resulta costoso o peligroso (por ejemplo: más vale estar muy seguro antes de ponerse a construir un puente o un edificio), entonces podemos usar las predicciones para ver cuáles serían las consecuencias de tomar una determinada decisión antes de hacerlo realmente.

En este último caso, vemos que utilizar previamente las estimaciones científicas sobre el papel nos permitiría cambiar de opinión si el pronóstico es malo, lo cual evita en muchos casos la pérdida de tiempo, dinero e incluso vidas humanas, al prevenir posibles accidentes… En cierto modo se puede decir que la Ciencia nos permite predecir el futuro para tomar las decisiones correctas y evitar en la medida de lo posible cometer errores… ¿a que mola, chavales? Vemos pues, para concluir, que el Método Científico, además de satisfacer nuestra curiosidad teórica acerca de las cosas (que no es poco), se aplica también para resolver problemas prácticos y hacer nuestra Vida mejor y más fácil, como ha venido sucediendo por lo general en los últimos cuatrocientos años, en los que la tecnología y la ingeniería han ido siempre de la mano de la Ciencia… La semana que viene seguiremos desgranando detalles interesantes acerca de todo esto.




3 comentarios:

El Rojo dijo...

Muy interesante y muy completo. No hay que olvidar que la ciencia se define por el método empleado. Disciplinas que antes no eran ciencia y ahora sí lo son por ser abordadas precisamente de esta manera. Por otro lado, ¿quién sabe lo que será ciencia dentro de 50 años?

Voy a complementar con algo que leí precisamente en un libro de ciencias en cuanto a las características de la ciencia y de su método. Me resultó muy curioso y muy lógico. La ciencia ha de ser falsable, es decir, que nuevos conocimientos han de ir complementando, mejorando e incluso llegando a sustituir a los anteriores. De esta forma la ciencia se convierte en una actividad constructiva, lo que le permite avanzar.

A colación con lo anterior muchas veces hay que tener cuidado en que la ciencia se convierta en dogma, per se.

Y, por último, lo del trabajo en equipo. Isaac Newton empleó unas palabras de Bernardo de Chartres en una de sus cartas: "Si he logrado ver más lejos, ha sido porque he subido a hombros de gigantes". La ciencia es, o debería ser, construcción en equipo, más efectiva cuanto más universal sea el equipo. Pero en la realidad esto es complicado: intereses económicos, personales, competitividad, egoismo persona,corporativismo, falta de implicación política, pueden a veces frenar el avance científico y sus aplicaciones.

Kalonauta dijo...


Me alegro de que te esté gustando, Rojo... Efectivamente, la Ciencia se basa más en el método que en los contenidos; es decir, no tiene que ver tanto con Qué se analiza sino con Cómo se analiza... Y efectivamente también, el Conocimiento científico es algo cambiante y en continua evolución; de esto hablaremos algo más en las próximas entregas.

También hablaremos, aunque sea someramente, de los problemas relacionados con la labor científica a la hora de la verdad, y de que a veces el trabajo en equipo brilla por su ausencia... De hecho, incluso detrás de la famosa frase usada por Newton, la de subirse a hombros de gigantes, hay al parecer una historia de rivalidad con Robert Hooke, del que Newton había cogido prestadas algunas ideas sin darle el crédito que merecía... Hooke se quejó de esto y Newton le respondió por escrito con la famosa frase, que según se dice iba con segundas y con muy mala baba, ya que Hooke era bastante bajito, incluso tirando a jorobado...

Sería una pena que una expresión tan bonita, tan cierta y tan inspiradora como ésa estuviera asociada a un incidente tan nimio y desagradable como éste de Newton y Hooke, pero está claro que la Ciencia, igual que todo lo relacionado con el ser humano, tiene siempre sus luces y sus sombras...

¡Un abrazo, Rojo!

El Rojo dijo...

Jajajaja! Sabía del ego de Newton pero esta anécdota no.....