Método científico | formas de investigar los fenómenos, obtener nuevos conocimientos, corregir errores y probar teorías

Criterio

Lo que distingue a un método de investigación científica es una cuestión conocida como "el criterio". Se trata de una respuesta a la pregunta: ¿hay una forma de decir si un concepto o teoría es ciencia, en contraposición a otro tipo de conocimiento o creencia? Ha habido muchas ideas sobre cómo debe expresarse. Los positivistas lógicos pensaban que una teoría era científica si podía ser verificada; pero Karl Popper pensaba que esto era un error. Pensaba que una teoría no era científica a menos que hubiera alguna forma de refutarla. Por otro lado, Paul Feyerabend pensaba que no había ningún criterio. Para él, "todo vale", o lo que funciona, funciona.

Los científicos tratan de dejar que la realidad hable por sí misma. Apoyan una teoría cuando sus predicciones se confirman, y la cuestionan cuando sus predicciones resultan falsas. Los investigadores científicos ofrecen hipótesis como explicación de los fenómenos y diseñan experimentos para poner a prueba estas hipótesis. Dado que las grandes teorías no pueden ponerse a prueba directamente, se hace comprobando las predicciones derivadas de la teoría. Estos pasos deben ser repetibles, para evitar errores o confusiones por parte de algún experimentador en particular.

Por lo general, la investigación científica pretende ser lo más objetiva posible. Para reducir las interpretaciones sesgadas de los resultados, los científicos publican su trabajo y así comparten los datos y los métodos con otros científicos.

Etapas

La ciencia y las cosas que no son ciencia (como la pseudociencia) suelen distinguirse por si utilizan el método científico. Una de las primeras personas que creó un esquema de los pasos del método científico fue John Stuart Mill.

No existe un único método científico. Algunos campos de la ciencia se basan en modelos matemáticos, como la física y la climatología. Otros campos, como muchos de las ciencias sociales, tienen teorías aproximadas y se basan más en los patrones que surgen de sus datos. A veces los científicos se centran en probar y confirmar hipótesis, pero la exploración abierta también es importante. Algunos campos científicos utilizan experimentos de laboratorio. Otros recogen observaciones de situaciones del mundo real. Muchas áreas de la ciencia son cuantitativas, haciendo hincapié en los datos numéricos y el análisis matemático. Pero algunas áreas, especialmente en las ciencias sociales, utilizan métodos cualitativos, como entrevistas u observaciones detalladas del comportamiento humano o animal. Centrarse demasiado en un tipo de método puede llevarnos a ignorar los conocimientos producidos con otros métodos.

Algunos libros de texto se centran en un único "método científico" estándar. Esta idea de un único método científico se basa en gran medida en las áreas experimentales, de comprobación de hipótesis y cuantitativas de la ciencia. No se aplica muy bien a otras áreas de la ciencia. A menudo se escribe como una serie de pasos:

1. Formule una pregunta sobre el mundo. Todo trabajo científico comienza con una pregunta que formular o un problema que resolver.^{I, p9} A veces, dar con la pregunta adecuada es lo más difícil para un científico. La pregunta debe poder responderse mediante un experimento.
2. Cree una hipótesis: una posible respuesta a la pregunta. Una hipótesis en ciencia es una palabra que significa "Una conjetura educada sobre cómo funciona algo". Debe ser posible demostrar que es correcta o incorrecta. Por ejemplo, una afirmación como "El azul es mejor color que el verde" no es una hipótesis científica. No se puede demostrar que sea correcta o incorrecta. "A más gente le gusta el color azul que el verde" podría ser una hipótesis científica, sin embargo, porque se podría preguntar a muchas personas si les gusta más el azul que el verde y obtener una respuesta en un sentido u otro.
3. Diseñe un experimento. Si la hipótesis es realmente científica, debería ser posible diseñar un experimento para probarla. Un experimento debería poder decirle al científico si la hipótesis es errónea; puede que no le diga si la hipótesis es correcta. En el ejemplo anterior, un experimento podría consistir en preguntar a muchas personas cuáles son sus colores favoritos. Sin embargo, hacer un experimento puede ser muy difícil. ¿Y si la pregunta clave que hay que hacer a la gente no es qué colores les gustan, sino qué colores odian? ¿A cuántas personas hay que preguntar? ¿Existen formas de formular la pregunta que puedan cambiar el resultado de forma inesperada? Todos estos son los tipos de preguntas que los científicos tienen que hacerse, antes de hacer un experimento y llevarlo a cabo. Por lo general, los científicos quieren probar sólo una cosa a la vez. Para ello, intentan que todas las partes de un experimento sean iguales para todo, excepto para la cosa que quieren probar.
4. Experimentar y recoger los datos. Aquí el científico intenta realizar el experimento que ha diseñado antes. A veces, el científico obtiene nuevas ideas a medida que el experimento avanza. A veces es difícil saber cuándo un experimento ha terminado definitivamente. A veces, experimentar es muy difícil. Algunos científicos pasan la mayor parte de su vida aprendiendo a hacer buenos experimentos.
5. Preguntas de por qué. Las explicaciones son respuestas a las preguntas de por qué. ^{II, p3}
6. Saque conclusiones del experimento. A veces los resultados no son fáciles de entender. A veces los propios experimentos abren nuevas preguntas. A veces los resultados de un experimento pueden significar muchas cosas diferentes. Hay que reflexionar sobre todo ello.
7. Comunicarlos a los demás. Un elemento clave de la ciencia es compartir los resultados de los experimentos, para que otros científicos puedan luego utilizar los conocimientos por sí mismos y toda la ciencia pueda beneficiarse. Por lo general, los científicos no confían en una nueva afirmación a menos que otros científicos la hayan revisado primero para asegurarse de que parece ciencia de verdad. Esto se llama revisión por pares ("pares" aquí significa "otros científicos"). Los trabajos que superan la revisión por pares se publican en una revista científica.

Aunque esté escrito en forma de lista, los científicos pueden ir de un lado a otro de los diferentes pasos varias veces antes de estar satisfechos con la respuesta.

No todos los científicos utilizan el "método científico" anterior en su trabajo diario. A veces el trabajo real de la ciencia no se parece en nada a lo anterior.

Ejemplo: disolver el azúcar en el agua

Digamos que vamos a averiguar el efecto de la temperatura sobre la forma en que se disuelve el azúcar en un vaso de agua. A continuación se muestra una forma de hacerlo, siguiendo el método científico paso a paso.

Apunte

¿El azúcar se disuelve más rápido en agua caliente o en agua fría? ¿Afecta la temperatura a la rapidez con la que se disuelve el azúcar? Esta es una pregunta que podríamos hacer.

Planificación del experimento

Un experimento sencillo consistiría en disolver azúcar en agua a diferentes temperaturas y llevar la cuenta del tiempo que tarda el azúcar en disolverse. Esto sería una prueba de la idea de que la velocidad de disolución varía según la energía cinética del disolvente.

Queremos asegurarnos de utilizar exactamente la misma cantidad de agua en cada ensayo, y exactamente la misma cantidad de azúcar. Lo hacemos para asegurarnos de que sólo la temperatura causa el efecto. Podría ser, por ejemplo, que la proporción entre el azúcar y el agua sea también un factor en la velocidad de disolución. Para ser más cuidadosos, también podríamos realizar el experimento de forma que la temperatura del agua no cambie durante el mismo.

Esto se llama "aislar una variable". Esto significa que, de los factores que podrían tener un efecto, sólo se modifica uno en el experimento.

Ejecución del experimento

Haremos el experimento en tres ensayos, que son exactamente iguales, excepto por la temperatura del agua.

1. Ponemos exactamente 25 gramos de azúcar en exactamente 1 litro de agua casi tan fría como el hielo. No removemos. Observamos que tarda 30 minutos en disolverse todo el azúcar.
2. Ponemos exactamente 25 gramos de azúcar en exactamente 1 litro de agua a temperatura ambiente (20 °C). No removemos. Observamos que tarda 15 minutos en disolverse todo el azúcar.
3. Ponemos exactamente 25 gramos de azúcar en exactamente 1 litro de agua caliente (50 °C). No removemos. Observamos que tarda 4 minutos en disolverse todo el azúcar.

Sacar conclusiones

Una forma de facilitar la visualización de los resultados es hacer una tabla con ellos, enumerando todas las cosas que cambiaron cada vez que realizamos el experimento. El nuestro podría tener este aspecto:

Si todas las demás partes del experimento fueran iguales (no utilizamos más azúcar una vez que la otra, no removimos una vez que la otra, etc.), entonces esto sería una muy buena prueba de que el calor afecta a la rapidez con que se disuelve el azúcar.

Sin embargo, no podemos saber con seguridad que no haya algo más que lo afecte. Un ejemplo de causa oculta podría ser que el azúcar se disuelve más rápido cada vez que se disuelve más azúcar en el mismo bote. Esto probablemente no sea cierto, pero si lo fuera, podría hacer que los resultados fueran exactamente los mismos: tres ensayos, y el último sería el más rápido. No tenemos ninguna razón para pensar que esto sea cierto en este momento, pero podríamos anotarlo como otra posible respuesta.

C.U.R.R.

Para mostrar sus resultados con palabras, una forma es utilizar el C.U.R.R. (Claim, evidence, reasoning, and revise), que muchos estudiantes utilizan. Los iniciadores de frases para la fase incluyen, pero no se limitan a:

Afirmación: La respuesta a mi pregunta es/son...

La evidencia: Los datos muestran...

Razonamiento: Puedo explicar esto con...

Revisar: Puedo mejorar esto...

Crisis de replicación

La crisis de replicación (o crisis de replicabilidad) se refiere a una crisis en la ciencia. Muy a menudo el resultado de un experimento científico es difícil o imposible de replicar posteriormente, ya sea por investigadores independientes o por los propios investigadores originales. Aunque la crisis tiene raíces antiguas, la frase se acuñó a principios de la década de 2010 como parte de una creciente conciencia del problema.

Dado que la reproducibilidad de los experimentos es una parte esencial del método científico, la incapacidad de replicar los estudios tiene consecuencias potencialmente graves.

La crisis de la replicación ha sido particularmente discutida en el campo de la psicología (y en particular, en el de la psicología social) y en el de la medicina, donde se han realizado varios esfuerzos para reinvestir los resultados clásicos y tratar de determinar tanto la validez de los resultados como, en caso de no ser válidos, las razones del fracaso de la replicación.

Los recientes debates han hecho que este problema sea más conocido.

Aspectos históricos

Los elementos del método científico fueron elaborados por algunos de los primeros estudiantes de la naturaleza.

• "Consideramos un buen principio explicar los fenómenos con la hipótesis más sencilla posible". Ptolomeo (85-165 d.C.). Este es un ejemplo temprano de lo que llamamos la navaja de Occam.
• Ibn al-Haytham (Alhazen) (965-1039), Robert Grosseteste (1175-1253) y Roger Bacon (1214-1294), hicieron algunos progresos en el desarrollo del método científico.
• En el siglo XVII los científicos empezaron a estar de acuerdo en que el método experimental es la principal forma de encontrar la verdad. Esto lo hicieron en Europa occidental hombres como Galileo, Kepler, Hooke, Boyle, Halley y Newton. Al mismo tiempo, se inventaron el microscopio y el telescopio (en Holanda), y se formó la Royal Society. Los instrumentos, las sociedades y las publicaciones ayudaron mucho a la ciencia.

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