En ciencia, un experimentum crucis ( en español : experimento crucial o experimento crítico ) es un experimento capaz de determinar decisivamente si una hipótesis o teoría particular es superior o no a todas las demás hipótesis o teorías cuya aceptación está ampliamente extendida en la comunidad científica. En particular, un experimento de este tipo debe ser capaz de producir un resultado que descarte todas las demás hipótesis o teorías si son verdaderas, demostrando así que bajo las condiciones del experimento (es decir, bajo las mismas circunstancias externas y para las mismas "variables de entrada" dentro del experimento), esas hipótesis y teorías se prueban falsas pero la hipótesis del experimentador no se descarta .
Una visión opuesta, que rechaza el valor decisivo del experimentum crucis a la hora de elegir una hipótesis o teoría sobre sus rivales, es la tesis de Duhem-Quine .
Francis Bacon en su Novum Organum describió por primera vez el concepto de una situación en la que una teoría pero no otras serían verdaderas, utilizando el nombre de instantia crucis ; la frase experimentum crucis , que denota la creación deliberada de tal situación con el propósito de probar las teorías rivales, fue acuñada más tarde por Robert Hooke y luego utilizada famosamente por Isaac Newton .
La realización de un experimento de este tipo se considera necesaria para que una hipótesis o teoría en particular se considere parte establecida del cuerpo de conocimientos científicos. No es inusual en la historia de la ciencia que las teorías se desarrollen completamente antes de producir un experimento crítico. Una teoría dada que está de acuerdo con un experimento conocido pero que aún no ha producido un experimento crítico se considera típicamente digna de exploración para descubrir dicha prueba experimental.
Robert Boyle fue la primera persona en calificar un experimento como experimentum crucis cuando se refirió al famoso experimento del barómetro de mercurio en Puy-de-Dome en 1648. Este experimento resolvió la cuestión: ¿existía alguna resistencia natural a la creación de un espacio aparentemente vacío en la parte superior del tubo, o la altura del mercurio estaba determinada únicamente por el peso del aire? [1]
En su Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica , Isaac Newton (1687) presenta una refutación de la teoría del vórtice de Descartes sobre el movimiento de los planetas. [2] En su Opticks , Newton describe un experimentum crucis óptico en el Primer Libro, Parte I, Proposición II, Teorema II, Experimento 6 , para demostrar que la luz solar consiste en rayos que difieren en su índice de refracción .
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Un ejemplo del siglo XIX fue la predicción de Poisson , basada en el análisis matemático de Fresnel , de que la teoría ondulatoria de la luz predecía un punto brillante en el centro de la sombra de un objeto perfectamente circular, un resultado que no podía explicarse mediante la teoría de partículas de la luz (entonces vigente). Un experimento de François Arago demostró la existencia de este efecto, ahora llamado punto de Arago o "punto brillante de Poisson", lo que llevó a la aceptación de la teoría ondulatoria.
Un ejemplo famoso del siglo XX de un experimentum crucis fue la expedición liderada por Arthur Eddington a la isla Príncipe en África en 1919 para registrar las posiciones de las estrellas alrededor del Sol durante un eclipse solar (véase el experimento de Eddington ). La observación de las posiciones de las estrellas confirmó las predicciones de lentes gravitacionales hechas por Albert Einstein en la teoría general de la relatividad publicada en 1915. Las observaciones de Eddington se consideraron la primera evidencia sólida a favor de la teoría de Einstein.
En algunos casos, una teoría propuesta puede explicar resultados experimentales anómalos existentes para los cuales ninguna otra teoría existente puede proporcionar una explicación. Un ejemplo sería la capacidad de la hipótesis cuántica , propuesta por Max Planck en 1900, para explicar el espectro de cuerpo negro observado , un resultado experimental que la ley clásica de Rayleigh-Jeans existente no podía predecir. Sin embargo, estos casos no se consideran lo suficientemente fuertes como para establecer plenamente una nueva teoría y, en el caso de la mecánica cuántica, fue necesaria la confirmación de la teoría mediante nuevas predicciones para que la teoría obtuviera plena aceptación.
En el descubrimiento de la importancia de la estructura del ADN , el hecho de que el ADN fuera una doble hélice permitió a los descubridores, Francis Crick y James Watson, sugerir que una hebra de la doble hélice podría servir como plantilla para la segunda hebra, a medida que esta se duplicaba. Esto explicó el secreto de la vida , [3] cómo la estructura del ADN podría servir como mecanismo para el gen (el código genético ), en el que cuatro nucleótidos sirven para codificar la secuencia de enzimas necesarias para catalizar la producción de macromoléculas en la célula, y que condujo a su aplicación en biología sintética , en ingeniería genética , en ciencia forense , pruebas genéticas , genómica y productos farmacéuticos , entre otras industrias.
En el siglo XXI, el descubrimiento del yacimiento fósil de Tanis , un campo de exterminio en la formación Hell Creek de Dakota del Norte, demostró que el límite KT (ahora conocido como KPg, o el evento de extinción Cretácico-Paleógeno ) [4] fue el mismo evento (el impacto de Chicxulub ) que mató a los dinosaurios . Este evento de impacto se había planteado anteriormente a partir de la existencia global de depósitos de iridio (un elemento raro en la Tierra). En este caso, la existencia de una capa de microtectita cayendo sobre las múltiples especies entremezcladas (incluido un Triceratops ) [5] que se encontraron en el sitio (el Tanis Konservat-Lagerstätte) [4] : página 7 sirvió como testigo concluyente, [4] como se cita en Science Daily . [5] Según la datación de Tanis, el evento ocurrió hace 65,76 millones de años (± 0,15 My). [4]
Hay una nueva investigación que amplía la comprensión y la evaluación de los experimentos que encajan en esta categoría. JA Lohne rastrea el desarrollo de la idea desde Instantie Crucis de Francis Bacon de 1620 hasta los diversos experimentos y debates sobre óptica de prismas de 1722. [6]
Un indicador temprano de una teoría del Experimentum Crucis aparece en la Doctrina de la Abstracción de John Locke . [7]
Lorne Falkenstein, al revisar a Van Cleve, amplía la discusión de Experimentum crucis al ámbito filosófico más general del dualismo de propiedades . [8]
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