La recuperación y asimilación de las obras griegas y las investigaciones islámicas en Europa occidental desde el siglo X al XIII revivió la " filosofía natural ", [18] [19] [20] que luego fue transformada por la Revolución científica que comenzó en el siglo XVI [21] a medida que nuevas ideas y descubrimientos se apartaban de las concepciones y tradiciones griegas anteriores. [22] [23] El método científico pronto jugó un papel más importante en la creación de conocimiento y no fue hasta el siglo XIX que muchas de las características institucionales y profesionales de la ciencia comenzaron a tomar forma, [24] [25] junto con el cambio de "filosofía natural" a "ciencia natural". [26]
Los nuevos conocimientos científicos se desarrollan gracias a la investigación de científicos motivados por la curiosidad sobre el mundo y el deseo de resolver problemas. [27] [28] La investigación científica contemporánea es altamente colaborativa y generalmente la realizan equipos en instituciones académicas y de investigación , [29] agencias gubernamentales, [30] y empresas. [31] El impacto práctico de su trabajo ha llevado al surgimiento de políticas científicas que buscan influir en la empresa científica al priorizar el desarrollo ético y moral de productos comerciales, armamentos, atención médica, infraestructura pública y protección ambiental .
Etimología
La palabra ciencia se ha utilizado en inglés medio desde el siglo XIV en el sentido de "el estado de saber". La palabra fue tomada del idioma anglonormando como el sufijo -cience , que a su vez fue tomado de la palabra latina scientia , que significa "conocimiento, conciencia, comprensión". Es un sustantivo derivado del latín sciens que significa "saber", y sin lugar a dudas derivado del latín sciō , el participio presente scīre , que significa "conocer". [32]
Existen muchas hipótesis sobre el origen último de la palabra ciencia . Según Michiel de Vaan , lingüista holandés e indoeuropeo , sciō puede tener su origen en el idioma protoitálico como * skije- o * skijo- que significa "conocer", que puede provenir del idioma protoindoeuropeo como *skh 1 -ie , *skh 1 -io , que significa "incidir". El Lexikon der indogermanischen Verben propuso que sciō es una formación inversa de nescīre , que significa "no saber, no estar familiarizado con", que puede derivar del protoindoeuropeo *sekH- en latín secāre , o *skh 2 - , de *sḱʰeh2(i)- que significa "cortar". [33]
En el pasado, ciencia era sinónimo de «conocimiento» o «estudio», en consonancia con su origen latino. A una persona que realizaba investigaciones científicas se la denominaba «filósofo natural» u «hombre de ciencia». [34] En 1834, William Whewell introdujo el término científico en una reseña del libro de Mary Somerville On the Connexion of the Physical Sciences [35] , atribuyéndolo a «algún caballero ingenioso» (posiblemente él mismo). [36]
La ciencia no tiene un único origen. Más bien, los métodos sistemáticos surgieron gradualmente a lo largo de decenas de miles de años, [37] [38] tomando diferentes formas en todo el mundo, y se conocen pocos detalles sobre los desarrollos más tempranos. Las mujeres probablemente desempeñaron un papel central en la ciencia prehistórica, [39] al igual que los rituales religiosos . [40] Algunos académicos usan el término " protociencia " para etiquetar actividades del pasado que se asemejan a la ciencia moderna en algunas características, pero no en todas; [41] [42] [43] sin embargo, esta etiqueta también ha sido criticada por denigrar, [44] o demasiado sugerente de presentismo , pensando en esas actividades solo en relación con las categorías modernas. [45]
La evidencia directa de los procesos científicos se vuelve más clara con el advenimiento de los sistemas de escritura en civilizaciones tempranas como el Antiguo Egipto y Mesopotamia , creando los primeros registros escritos en la historia de la ciencia alrededor de 3000 a 1200 a . C. [13] : 12–15 [14] Aunque las palabras y los conceptos de "ciencia" y "naturaleza" no formaban parte del paisaje conceptual en ese momento, los antiguos egipcios y mesopotámicos hicieron contribuciones que luego encontrarían un lugar en la ciencia griega y medieval: matemáticas, astronomía y medicina. [46] [13] : 12 Desde el tercer milenio a. C., los antiguos egipcios desarrollaron un sistema de numeración decimal , [47] resolvieron problemas prácticos usando geometría , [48] y desarrollaron un calendario . [49] Sus terapias curativas involucraban tratamientos farmacológicos y lo sobrenatural, como oraciones, encantamientos y rituales. [13] : 9
En la antigüedad clásica no existe un verdadero análogo antiguo de un científico moderno. En cambio, individuos bien educados, generalmente de clase alta y casi universalmente varones, realizaban diversas investigaciones sobre la naturaleza siempre que podían disponer del tiempo. [53] Antes de la invención o descubrimiento del concepto de physis o naturaleza por los filósofos presocráticos , se solían utilizar las mismas palabras para describir la "forma" natural en que crece una planta, [54] y la "forma" en que, por ejemplo, una tribu adora a un dios en particular. Por esta razón, se afirma que estos hombres fueron los primeros filósofos en sentido estricto y los primeros en distinguir claramente entre "naturaleza" y "convención". [55]
Los primeros filósofos griegos de la escuela milesia, que fue fundada por Tales de Mileto y luego continuada por sus sucesores Anaximandro y Anaxímenes , fueron los primeros en intentar explicar los fenómenos naturales sin depender de lo sobrenatural . [56] Los pitagóricos desarrollaron una filosofía de números complejos [57] : 467–68 y contribuyeron significativamente al desarrollo de la ciencia matemática. [57] : 465 La teoría de los átomos fue desarrollada por el filósofo griego Leucipo y su alumno Demócrito . [58] [59] Más tarde, Epicuro desarrollaría una cosmología natural completa basada en el atomismo, y adoptaría un "canon" (regla, estándar) que establecía criterios físicos o estándares de verdad científica. [60] El médico griego Hipócrates estableció la tradición de la ciencia médica sistemática [61] [62] y es conocido como " El Padre de la Medicina ". [63]
Un punto de inflexión en la historia de la ciencia filosófica temprana fue el ejemplo de Sócrates de aplicar la filosofía al estudio de los asuntos humanos, incluyendo la naturaleza humana, la naturaleza de las comunidades políticas y el conocimiento humano en sí. El método socrático , tal como lo documentan los diálogos de Platón , es un método dialéctico de eliminación de hipótesis: se encuentran mejores hipótesis al identificar y eliminar constantemente aquellas que conducen a contradicciones. El método socrático busca verdades generales comúnmente aceptadas que dan forma a las creencias y las examina en busca de consistencia. [64] Sócrates criticó el tipo más antiguo de estudio de la física por ser demasiado puramente especulativo y carente de autocrítica . [65]
Aristóteles en el siglo IV a. C. creó un programa sistemático de filosofía teleológica . [66] En el siglo III a. C., el astrónomo griego Aristarco de Samos fue el primero en proponer un modelo heliocéntrico del universo, con el Sol en el centro y todos los planetas orbitando alrededor de él. [67] El modelo de Aristarco fue ampliamente rechazado porque se creía que violaba las leyes de la física, [67] mientras que el Almagesto de Ptolomeo , que contiene una descripción geocéntrica del Sistema Solar , fue aceptado hasta principios del Renacimiento. [68] [69] El inventor y matemático Arquímedes de Siracusa hizo importantes contribuciones a los inicios del cálculo . [70] Plinio el Viejo fue un escritor y polímata romano, que escribió la enciclopedia seminal Historia natural . [71] [72] [73]
La notación posicional para representar números probablemente surgió entre los siglos III y V d. C. a lo largo de las rutas comerciales de la India. Este sistema numérico hizo que las operaciones aritméticas eficientes fueran más accesibles y, con el tiempo, se convertiría en el estándar para las matemáticas en todo el mundo. [74]
Debido al colapso del Imperio Romano de Occidente , el siglo V vio un declive intelectual y el conocimiento de las concepciones griegas del mundo se deterioró en Europa Occidental. [13] : 194 Durante el período, los enciclopedistas latinos como Isidoro de Sevilla preservaron la mayoría del conocimiento antiguo general. [75] Por el contrario, debido a que el Imperio bizantino resistió los ataques de los invasores, pudieron preservar y mejorar el aprendizaje previo. [13] : 159 Juan Filópono , un erudito bizantino en el siglo V, comenzó a cuestionar la enseñanza de la física de Aristóteles, introduciendo la teoría del ímpetu . [13] : 307, 311, 363, 402 Su crítica sirvió de inspiración a los eruditos medievales y a Galileo Galilei, quien citó ampliamente sus obras diez siglos después. [13] : 307–308 [76]
Durante la Antigüedad tardía y la Alta Edad Media , los fenómenos naturales se examinaban principalmente a través del enfoque aristotélico. El enfoque incluye las cuatro causas de Aristóteles : material, formal, en movimiento y causa final. [77] Muchos textos clásicos griegos fueron preservados por el imperio bizantino y las traducciones árabes fueron realizadas por grupos como los nestorianos y los monofisitas . Bajo el Califato , estas traducciones árabes fueron luego mejoradas y desarrolladas por científicos árabes. [78] En los siglos VI y VII, el vecino Imperio sasánida estableció la Academia médica de Gondeshapur , que es considerada por los médicos griegos, siríacos y persas como el centro médico más importante del mundo antiguo. [79]
La Casa de la Sabiduría fue establecida en Bagdad , Irak , durante la era abasí , [80] donde floreció el estudio islámico del aristotelismo [81] hasta las invasiones mongolas en el siglo XIII. Ibn al-Haytham , mejor conocido como Alhazen, utilizó experimentos controlados en su estudio óptico. [a] [83] [84] La compilación de Avicena del Canon de Medicina , una enciclopedia médica, se considera una de las publicaciones más importantes en medicina y se utilizó hasta el siglo XVIII. [85]
En el siglo XI, la mayor parte de Europa se había convertido al cristianismo, [13] : 204 y en 1088, la Universidad de Bolonia surgió como la primera universidad de Europa. [86] Como tal, la demanda de traducción al latín de textos antiguos y científicos creció, [13] : 204 un importante contribuyente al Renacimiento del siglo XII . La escolástica renacentista en Europa occidental floreció, con experimentos realizados mediante la observación, descripción y clasificación de sujetos en la naturaleza. [87] En el siglo XIII, los profesores y estudiantes de medicina en Bolonia comenzaron a abrir cuerpos humanos, lo que llevó al primer libro de texto de anatomía basado en la disección humana de Mondino de Luzzi . [88]
Los nuevos avances en óptica desempeñaron un papel en el inicio del Renacimiento , tanto al desafiar las ideas metafísicas sobre la percepción que se habían mantenido durante mucho tiempo como al contribuir a la mejora y el desarrollo de tecnologías como la cámara oscura y el telescopio . Al comienzo del Renacimiento, Roger Bacon , Vitello y John Peckham construyeron una ontología escolástica sobre una cadena causal que comenzaba con la sensación, la percepción y, finalmente, la apercepción de las formas individuales y universales de Aristóteles. [82] : Libro I Un modelo de visión conocido más tarde como perspectivismo fue explotado y estudiado por los artistas del Renacimiento. Esta teoría utiliza solo tres de las cuatro causas de Aristóteles: formal, material y final. [89]
En el siglo XVI, Nicolás Copérnico formuló un modelo heliocéntrico del Sistema Solar, afirmando que los planetas giran alrededor del Sol, en lugar del modelo geocéntrico , donde los planetas y el Sol giran alrededor de la Tierra. Esto se basaba en un teorema que decía que los períodos orbitales de los planetas son más largos cuanto más lejos están sus órbitas del centro de movimiento, lo que no coincidía con el modelo de Ptolomeo. [90]
Johannes Kepler y otros desafiaron la noción de que la única función del ojo es la percepción, y cambiaron el enfoque principal de la óptica del ojo a la propagación de la luz. [89] [91] Sin embargo, Kepler es más conocido por mejorar el modelo heliocéntrico de Copérnico a través del descubrimiento de las leyes de Kepler del movimiento planetario . Kepler no rechazó la metafísica aristotélica y describió su trabajo como una búsqueda de la armonía de las esferas . [92] Galileo había hecho contribuciones significativas a la astronomía, la física y la ingeniería. Sin embargo, fue perseguido después de que el papa Urbano VIII lo condenara por escribir sobre el modelo heliocéntrico. [93]
La imprenta se utilizó ampliamente para publicar argumentos académicos, incluidos algunos que discrepaban ampliamente con las ideas contemporáneas sobre la naturaleza. [94] Francis Bacon y René Descartes publicaron argumentos filosóficos a favor de un nuevo tipo de ciencia no aristotélica. Bacon enfatizó la importancia del experimento sobre la contemplación, cuestionó los conceptos aristotélicos de causa formal y final, promovió la idea de que la ciencia debería estudiar las leyes de la naturaleza y la mejora de toda la vida humana. [95] Descartes enfatizó el pensamiento individual y argumentó que las matemáticas en lugar de la geometría deberían usarse para estudiar la naturaleza. [96]
A principios de la era de la Ilustración , Isaac Newton sentó las bases de la mecánica clásica con su Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica , que influyó enormemente en los físicos futuros. [97] Gottfried Wilhelm Leibniz incorporó términos de la física aristotélica , ahora utilizados de una manera nueva y no teleológica . Esto implicó un cambio en la visión de los objetos: ahora se consideraba que los objetos no tenían objetivos innatos. Leibniz asumió que los diferentes tipos de cosas funcionan todos de acuerdo con las mismas leyes generales de la naturaleza, sin causas formales o finales especiales. [98]
Durante esta época, el propósito y el valor declarados de la ciencia pasaron a ser la producción de riqueza e inventos que mejoraran la vida humana, en el sentido materialista de tener más comida, ropa y otras cosas. En palabras de Bacon , "el objetivo real y legítimo de las ciencias es dotar a la vida humana de nuevos inventos y riquezas ", y desaconsejó a los científicos que persiguieran ideas filosóficas o espirituales intangibles, que, según él, contribuían poco a la felicidad humana más allá de "el humo de la especulación sutil, sublime o placentera". [99]
La ciencia durante la Ilustración estaba dominada por las sociedades científicas y las academias , [100] que habían reemplazado en gran medida a las universidades como centros de investigación y desarrollo científicos. Las sociedades y las academias fueron la columna vertebral de la maduración de la profesión científica. Otro desarrollo importante fue la popularización de la ciencia entre una población cada vez más alfabetizada. [101] Los filósofos de la Ilustración recurrieron a algunos de sus predecesores científicos –Galileo , Kepler , Boyle y Newton principalmente– como guías para todos los campos físicos y sociales de la época. [102] [103]
El siglo XVIII fue testigo de avances significativos en la práctica de la medicina [104] y la física; [105] el desarrollo de la taxonomía biológica por Carl Linnaeus ; [106] una nueva comprensión del magnetismo y la electricidad; [107] y la maduración de la química como disciplina. [108] Las ideas sobre la naturaleza humana, la sociedad y la economía evolucionaron durante la Ilustración. Hume y otros pensadores escoceses de la Ilustración desarrollaron Un tratado sobre la naturaleza humana , que se expresó históricamente en obras de autores como James Burnett , Adam Ferguson , John Millar y William Robertson , todos los cuales fusionaron un estudio científico de cómo se comportaban los humanos en culturas antiguas y primitivas con una fuerte conciencia de las fuerzas determinantes de la modernidad . [109] La sociología moderna se originó en gran medida a partir de este movimiento. [110] En 1776, Adam Smith publicó La riqueza de las naciones , que a menudo se considera el primer trabajo sobre economía moderna. [111]
Durante el siglo XIX comenzaron a tomar forma muchas características distintivas de la ciencia moderna contemporánea, entre ellas la transformación de las ciencias físicas y de la vida; el uso frecuente de instrumentos de precisión; la aparición de términos como «biólogo», «físico» y «científico»; una mayor profesionalización de quienes estudian la naturaleza; la obtención de autoridad cultural por parte de los científicos sobre muchas dimensiones de la sociedad; la industrialización de numerosos países; el auge de los escritos de divulgación científica; y la aparición de revistas científicas. [112] A finales del siglo XIX, la psicología surgió como disciplina separada de la filosofía cuando Wilhelm Wundt fundó el primer laboratorio de investigación psicológica en 1879. [113]
A mediados del siglo XIX, Charles Darwin y Alfred Russel Wallace propusieron de forma independiente la teoría de la evolución por selección natural en 1858, que explicaba cómo se originaron y evolucionaron diferentes plantas y animales. Su teoría se expuso en detalle en el libro de Darwin El origen de las especies , publicado en 1859. [114] Por otra parte, Gregor Mendel presentó su artículo, " Experimentos sobre hibridación de plantas " en 1865, [115] que esbozaba los principios de la herencia biológica, que sirven como base para la genética moderna. [116]
A principios del siglo XIX, John Dalton sugirió la teoría atómica moderna , basada en la idea original de Demócrito de partículas indivisibles llamadas átomos . [117] Las leyes de conservación de la energía , conservación del momento y conservación de la masa sugirieron un universo altamente estable donde podría haber poca pérdida de recursos. Sin embargo, con la llegada de la máquina de vapor y la Revolución Industrial hubo una mayor comprensión de que no todas las formas de energía tienen las mismas cualidades energéticas , la facilidad de conversión a trabajo útil o a otra forma de energía. [118] Esta comprensión condujo al desarrollo de las leyes de la termodinámica , en las que se considera que la energía libre del universo disminuye constantemente: la entropía de un universo cerrado aumenta con el tiempo. [b]
La ciencia moderna se divide comúnmente en tres ramas principales : ciencias naturales , ciencias sociales y ciencias formales . [3] Cada una de estas ramas comprende varias disciplinas científicas especializadas pero superpuestas que a menudo poseen su propia nomenclatura y experiencia. [144] Tanto las ciencias naturales como las sociales son ciencias empíricas , [145] ya que su conocimiento se basa en observaciones empíricas y es capaz de ser probado para su validez por otros investigadores que trabajan en las mismas condiciones. [146]
Ciencias naturales
Las ciencias naturales son el estudio del mundo físico. Se pueden dividir en dos ramas principales: ciencias de la vida y ciencias físicas . Estas dos ramas pueden dividirse a su vez en disciplinas más especializadas. Por ejemplo, las ciencias físicas se pueden subdividir en física, química , astronomía y ciencias de la tierra . Las ciencias naturales modernas son las sucesoras de la filosofía natural que comenzó en la Antigua Grecia . Galileo , Descartes , Bacon y Newton debatieron los beneficios de utilizar enfoques más matemáticos y más experimentales de forma metódica. Aun así, las perspectivas filosóficas, las conjeturas y las presuposiciones , a menudo pasadas por alto, siguen siendo necesarias en las ciencias naturales. [147] La recopilación sistemática de datos, incluida la ciencia del descubrimiento , sucedió a la historia natural , que surgió en el siglo XVI al describir y clasificar plantas, animales, minerales y otros seres bióticos. [148] Hoy en día, la "historia natural" sugiere descripciones observacionales dirigidas a audiencias populares. [149]
Las ciencias sociales son el estudio del comportamiento humano y el funcionamiento de las sociedades. [4] [5] Tiene muchas disciplinas que incluyen, entre otras, la antropología , la economía, la historia, la geografía humana , la ciencia política , la psicología y la sociología. [4] En las ciencias sociales, hay muchas perspectivas teóricas en competencia, muchas de las cuales se extienden a través de programas de investigación en competencia , como los funcionalistas , los teóricos del conflicto y los interaccionistas en sociología. [4] Debido a las limitaciones de realizar experimentos controlados que involucran grandes grupos de individuos o situaciones complejas, los científicos sociales pueden adoptar otros métodos de investigación como el método histórico , los estudios de casos y los estudios transculturales . Además, si hay información cuantitativa disponible, los científicos sociales pueden confiar en enfoques estadísticos para comprender mejor las relaciones y los procesos sociales. [4]
Ciencia formal
La ciencia formal es un área de estudio que genera conocimiento utilizando sistemas formales . [150] [6] [7] Un sistema formal es una estructura abstracta utilizada para inferir teoremas a partir de axiomas de acuerdo con un conjunto de reglas. [151] Incluye las matemáticas, [152] [153] la teoría de sistemas y la informática teórica . Las ciencias formales comparten similitudes con las otras dos ramas al basarse en el estudio objetivo, cuidadoso y sistemático de un área de conocimiento. Sin embargo, son diferentes de las ciencias empíricas, ya que se basan exclusivamente en el razonamiento deductivo, sin la necesidad de evidencia empírica, para verificar sus conceptos abstractos. [8] [154] [146] Las ciencias formales son, por lo tanto, disciplinas a priori y debido a esto, existe desacuerdo sobre si constituyen una ciencia. [155] [156] Sin embargo, las ciencias formales juegan un papel importante en las ciencias empíricas. El cálculo , por ejemplo, se inventó inicialmente para comprender el movimiento en física. [157] Las ciencias naturales y sociales que dependen en gran medida de aplicaciones matemáticas incluyen la física matemática , [158] la química , [159] la biología , [160] las finanzas , [161] y la economía . [162]
Ciencia aplicada
La ciencia aplicada es el uso del método científico y el conocimiento para alcanzar objetivos prácticos e incluye una amplia gama de disciplinas como la ingeniería y la medicina. [163] [12] La ingeniería es el uso de principios científicos para inventar, diseñar y construir máquinas, estructuras y tecnologías. [164] La ciencia puede contribuir al desarrollo de nuevas tecnologías. [165] La medicina es la práctica de cuidar a los pacientes manteniendo y restaurando la salud a través de la prevención , el diagnóstico y el tratamiento de lesiones o enfermedades. [166] [167] Las ciencias aplicadas a menudo se contrastan con las ciencias básicas , que se centran en el avance de las teorías y leyes científicas que explican y predicen eventos en el mundo natural. [168] [169]
La ciencia computacional aplica el poder de cómputo para simular situaciones del mundo real, lo que permite una mejor comprensión de los problemas científicos que la que se puede lograr con las matemáticas formales por sí solas. El uso del aprendizaje automático y la inteligencia artificial se está convirtiendo en una característica central de las contribuciones computacionales a la ciencia, por ejemplo, en la economía computacional basada en agentes , los bosques aleatorios , el modelado de temas y varias formas de predicción. Sin embargo, las máquinas por sí solas rara vez hacen avanzar el conocimiento, ya que requieren la guía humana y la capacidad de razonar; y pueden introducir sesgos contra ciertos grupos sociales o, a veces, tener un rendimiento inferior al de los humanos. [170] [171]
Ciencia interdisciplinaria
La ciencia interdisciplinaria implica la combinación de dos o más disciplinas en una sola, [172] como la bioinformática , una combinación de biología y ciencias de la computación [173] o las ciencias cognitivas . El concepto existe desde el período de la antigua Grecia y se volvió popular nuevamente en el siglo XX. [174]
Investigación científica
La investigación científica puede clasificarse como investigación básica o investigación aplicada. La investigación básica es la búsqueda de conocimiento y la investigación aplicada es la búsqueda de soluciones a problemas prácticos utilizando ese conocimiento. La mayor parte del conocimiento proviene de la investigación básica, aunque a veces la investigación aplicada se centra en problemas prácticos específicos. Esto conduce a avances tecnológicos que antes no eran imaginables. [175]
Método científico
Una variante esquemática del método científico representada como un proceso continuo.
La investigación científica implica el uso del método científico , que busca explicar objetivamente los eventos de la naturaleza de una manera reproducible . [176] Los científicos generalmente dan por sentado un conjunto de supuestos básicos que son necesarios para justificar el método científico: existe una realidad objetiva compartida por todos los observadores racionales; esta realidad objetiva está gobernada por leyes naturales ; estas leyes fueron descubiertas por medio de la observación y la experimentación sistemáticas. [2] Las matemáticas son esenciales en la formación de hipótesis , teorías y leyes, porque se utilizan ampliamente en el modelado cuantitativo, la observación y la recopilación de mediciones . [177] Las estadísticas se utilizan para resumir y analizar datos, lo que permite a los científicos evaluar la confiabilidad de los resultados experimentales. [178]
En el método científico, se propone un experimento mental o hipótesis explicativa como una explicación que utiliza principios de parsimonia y se espera que busque la consiliencia , es decir, la adecuación a otros hechos aceptados relacionados con una observación o una pregunta científica. [179] Esta explicación tentativa se utiliza para hacer predicciones falsables , que normalmente se publican antes de ser probadas mediante experimentación. La refutación de una predicción es evidencia de progreso. [176] : 4–5 [180] La experimentación es especialmente importante en la ciencia para ayudar a establecer relaciones causales para evitar la falacia de correlación , aunque en algunas ciencias como la astronomía o la geología, una observación predicha podría ser más apropiada. [181]
Cuando una hipótesis resulta insatisfactoria, se modifica o se descarta. [182] Si la hipótesis sobrevive a la prueba, puede adoptarse en el marco de una teoría científica , un modelo o marco válido y razonado para describir el comportamiento de ciertos eventos naturales. Una teoría generalmente describe el comportamiento de conjuntos de observaciones mucho más amplios que una hipótesis; comúnmente, una gran cantidad de hipótesis pueden unirse lógicamente mediante una sola teoría. Por lo tanto, una teoría es una hipótesis que explica varias otras hipótesis. En ese sentido, las teorías se formulan de acuerdo con la mayoría de los mismos principios científicos que las hipótesis. Los científicos pueden generar un modelo , un intento de describir o representar una observación en términos de una representación lógica, física o matemática, y generar nuevas hipótesis que puedan probarse mediante la experimentación. [183]
Al realizar experimentos para probar hipótesis, los científicos pueden tener una preferencia por un resultado sobre otro. [184] [185] La eliminación del sesgo se puede lograr a través de la transparencia, un diseño experimental cuidadoso y un proceso de revisión por pares exhaustivo de los resultados y conclusiones experimentales. [186] [187] Después de que se anuncian o publican los resultados de un experimento, es una práctica normal que los investigadores independientes verifiquen dos veces cómo se realizó la investigación y realicen un seguimiento realizando experimentos similares para determinar qué tan confiables pueden ser los resultados. [188] Tomado en su totalidad, el método científico permite una resolución de problemas altamente creativa al tiempo que minimiza los efectos del sesgo subjetivo y de confirmación . [189] La verificabilidad intersubjetiva , la capacidad de llegar a un consenso y reproducir resultados, es fundamental para la creación de todo conocimiento científico. [190]
Literatura científica
Portada del primer número de Nature , 4 de noviembre de 1869
La investigación científica se publica en una amplia variedad de publicaciones. [191] Las revistas científicas comunican y documentan los resultados de las investigaciones realizadas en universidades y otras instituciones de investigación, y sirven como un registro de archivo de la ciencia. Las primeras revistas científicas, Journal des sçavans seguida de Philosophical Transactions , comenzaron a publicarse en 1665. Desde entonces, el número total de publicaciones periódicas activas ha aumentado de manera constante. En 1981, una estimación del número de revistas científicas y técnicas en publicación era de 11.500. [192]
La mayoría de las revistas científicas cubren un solo campo científico y publican las investigaciones dentro de ese campo; la investigación normalmente se expresa en forma de artículo científico . La ciencia se ha vuelto tan omnipresente en las sociedades modernas que se considera necesario comunicar los logros, las novedades y las ambiciones de los científicos a una población más amplia. [193]
Desafíos
La crisis de replicación es una crisis metodológica en curso que afecta a partes de las ciencias sociales y de la vida . En investigaciones posteriores, se ha demostrado que los resultados de muchos estudios científicos son irrepetibles . [194] La crisis tiene raíces de larga data; la frase fue acuñada a principios de la década de 2010 [195] como parte de una creciente conciencia del problema. La crisis de replicación representa un importante cuerpo de investigación en metaciencia , que tiene como objetivo mejorar la calidad de toda la investigación científica al tiempo que reduce el desperdicio. [196]
Un área de estudio o especulación que se disfraza de ciencia en un intento de reclamar legitimidad que de otra manera no podría lograr a veces se denomina pseudociencia , ciencia marginal o ciencia basura . [197] [198] El físico Richard Feynman acuñó el término " ciencia de culto de carga " para los casos en los que los investigadores creen, y a primera vista, parecen estar haciendo ciencia, pero carecen de la honestidad para permitir que sus resultados sean evaluados rigurosamente. [199] Varios tipos de publicidad comercial, que van desde la publicidad exagerada hasta el fraude, pueden caer en estas categorías. La ciencia ha sido descrita como "la herramienta más importante" para separar las afirmaciones válidas de las inválidas. [200]
También puede haber un elemento de sesgo político o ideológico en todos los lados de los debates científicos. A veces, la investigación puede caracterizarse como "mala ciencia", investigación que puede tener buenas intenciones pero que es incorrecta, obsoleta, incompleta o una exposición demasiado simplificada de ideas científicas. El término " mala conducta científica " se refiere a situaciones como aquellas en las que los investigadores han tergiversado intencionalmente sus datos publicados o han dado deliberadamente crédito por un descubrimiento a la persona equivocada. [201]
Filosofía de la ciencia
Para Kuhn , la adición de epiciclos en la astronomía ptolemaica era una "ciencia normal" dentro de un paradigma, mientras que la revolución copernicana fue un cambio de paradigma.
Existen diferentes escuelas de pensamiento en la filosofía de la ciencia . La postura más popular es el empirismo , que sostiene que el conocimiento se crea mediante un proceso que implica la observación; las teorías científicas generalizan las observaciones. [202] El empirismo generalmente abarca el inductivismo , una postura que explica cómo se pueden hacer teorías generales a partir de la cantidad finita de evidencia empírica disponible. Existen muchas versiones del empirismo, siendo las predominantes el bayesianismo y el método hipotético-deductivo . [203] [202]
El empirismo se ha opuesto al racionalismo , la postura originalmente asociada con Descartes , que sostiene que el conocimiento es creado por el intelecto humano, no por la observación. [204] El racionalismo crítico es un enfoque contrastante de la ciencia del siglo XX, definido por primera vez por el filósofo austro-británico Karl Popper . Popper rechazó la forma en que el empirismo describe la conexión entre la teoría y la observación. Afirmó que las teorías no son generadas por la observación, sino que la observación se realiza a la luz de las teorías, y que la única forma en que la teoría A puede verse afectada por la observación es después de que la teoría A entrara en conflicto con la observación, pero la teoría B sobreviviera a la observación. [205]
Popper propuso reemplazar la verificabilidad por la falsabilidad como el punto de referencia de las teorías científicas, reemplazando la inducción por la falsación como método empírico. [205] Popper afirmó además que en realidad solo hay un método universal, no específico de la ciencia: el método negativo de crítica, ensayo y error , [206] que cubre todos los productos de la mente humana, incluida la ciencia, las matemáticas, la filosofía y el arte. [207]
Otro enfoque, el instrumentalismo , enfatiza la utilidad de las teorías como instrumentos para explicar y predecir fenómenos. Considera las teorías científicas como cajas negras, en las que solo son relevantes sus datos de entrada (condiciones iniciales) y de salida (predicciones). Se afirma que las consecuencias, las entidades teóricas y la estructura lógica son cosas que deben ignorarse. [208] Cercano al instrumentalismo se encuentra el empirismo constructivo , según el cual el criterio principal para el éxito de una teoría científica es si lo que dice sobre las entidades observables es verdadero. [209]
Thomas Kuhn sostuvo que el proceso de observación y evaluación tiene lugar dentro de un paradigma, un "retrato" lógicamente consistente del mundo que es consistente con las observaciones hechas desde su marco. Caracterizó la ciencia normal como el proceso de observación y "resolución de acertijos", que tiene lugar dentro de un paradigma, mientras que la ciencia revolucionaria ocurre cuando un paradigma supera a otro en un cambio de paradigma . [210] Cada paradigma tiene sus propias preguntas, objetivos e interpretaciones distintas. La elección entre paradigmas implica establecer dos o más "retratos" contra el mundo y decidir qué semejanza es la más prometedora. Un cambio de paradigma ocurre cuando surge un número significativo de anomalías observacionales en el viejo paradigma y un nuevo paradigma les da sentido. Es decir, la elección de un nuevo paradigma se basa en observaciones, aunque esas observaciones se hagan en el contexto del viejo paradigma. Para Kuhn, la aceptación o el rechazo de un paradigma es un proceso social tanto como un proceso lógico. La posición de Kuhn, sin embargo, no es una de relativismo . [211]
Por último, otro enfoque que se cita a menudo en los debates del escepticismo científico contra movimientos controvertidos como la " ciencia de la creación " es el naturalismo metodológico . Los naturalistas sostienen que debe establecerse una diferencia entre lo natural y lo sobrenatural, y que la ciencia debe limitarse a las explicaciones naturales. [212] El naturalismo metodológico sostiene que la ciencia requiere una estricta adhesión al estudio empírico y a la verificación independiente. [213]
Comunidad científica
La comunidad científica es una red de científicos que interactúan y realizan investigaciones científicas. La comunidad está formada por grupos más pequeños que trabajan en campos científicos. Al contar con revisión por pares , mediante debates y discusiones en revistas y conferencias, los científicos mantienen la calidad de la metodología de investigación y la objetividad al interpretar los resultados. [214]
Científicos
Marie Curie fue la primera persona en recibir dos Premios Nobel: Física en 1903 y Química en 1911 [122]
Los científicos son personas que realizan investigaciones científicas para avanzar en el conocimiento en un área de interés. [215] [216] En los tiempos modernos, muchos científicos profesionales se forman en un entorno académico y, al finalizar, obtienen un título académico , siendo el título más alto un doctorado, como un Doctor en Filosofía o PhD. [217] Muchos científicos siguen carreras en varios sectores de la economía, como la academia , la industria , el gobierno y las organizaciones sin fines de lucro. [218] [219] [220]
Los científicos muestran una fuerte curiosidad por la realidad y un deseo de aplicar el conocimiento científico en beneficio de la salud, las naciones, el medio ambiente o las industrias. Otras motivaciones incluyen el reconocimiento de sus pares y el prestigio. En los tiempos modernos, muchos científicos tienen títulos avanzados en un área de la ciencia y siguen carreras en varios sectores de la economía, como la academia , la industria , el gobierno y los entornos sin fines de lucro. [221] [222] [223]
Históricamente, la ciencia ha sido un campo dominado por los hombres, con notables excepciones. Las mujeres científicas se enfrentaron a una considerable discriminación en la ciencia, al igual que en otras áreas de las sociedades dominadas por los hombres. Por ejemplo, a menudo se las dejaba de lado en las oportunidades de empleo y se les negaba el reconocimiento por su trabajo. [224] Los logros de las mujeres en la ciencia se han atribuido al desafío de su papel tradicional como trabajadoras en la esfera doméstica . [225]
Las sociedades científicas para la comunicación y promoción del pensamiento y la experimentación científica han existido desde el Renacimiento. [226] Muchos científicos pertenecen a una sociedad científica que promueve su respectiva disciplina científica, profesión o grupo de disciplinas relacionadas. [227] La membresía puede estar abierta a todos, requerir la posesión de credenciales científicas o ser otorgada por elección. [228] La mayoría de las sociedades científicas son organizaciones sin fines de lucro, [229] y muchas son asociaciones profesionales . Sus actividades generalmente incluyen la celebración de conferencias periódicas para la presentación y discusión de nuevos resultados de investigación y la publicación o patrocinio de revistas académicas en su disciplina. Algunas sociedades actúan como organismos profesionales , regulando las actividades de sus miembros en interés público o en el interés colectivo de los miembros.
Los premios científicos suelen otorgarse a personas u organizaciones que han hecho contribuciones significativas a una disciplina. A menudo los otorgan instituciones prestigiosas, por lo que se considera un gran honor para un científico recibirlos. Desde principios del Renacimiento, los científicos han recibido medallas, dinero y títulos. El Premio Nobel, un prestigioso galardón ampliamente considerado, se otorga anualmente a quienes han logrado avances científicos en los campos de la medicina, la física y la química . [237]
La investigación científica suele financiarse mediante un proceso competitivo en el que se evalúan los proyectos de investigación potenciales y sólo los más prometedores reciben financiación. Estos procesos, que están a cargo del gobierno, las corporaciones o las fundaciones, asignan fondos escasos. La financiación total de la investigación en la mayoría de los países desarrollados se sitúa entre el 1,5% y el 3% del PIB. [238] En la OCDE , alrededor de dos tercios de la investigación y el desarrollo en los campos científicos y técnicos se lleva a cabo por la industria, y el 20% y el 10%, respectivamente, por las universidades y el gobierno. La proporción de financiación gubernamental en ciertos campos es mayor y predomina en la investigación en ciencias sociales y humanidades . En las naciones menos desarrolladas, el gobierno proporciona la mayor parte de los fondos para su investigación científica básica. [239]
La política científica se ocupa de las políticas que afectan la conducta de la empresa científica, incluida la financiación de la investigación , a menudo en la consecución de otros objetivos de política nacional, como la innovación tecnológica para promover el desarrollo de productos comerciales, el desarrollo de armas, la atención sanitaria y la vigilancia del medio ambiente. La política científica a veces se refiere al acto de aplicar el conocimiento científico y el consenso al desarrollo de políticas públicas. De acuerdo con la preocupación de la política pública por el bienestar de sus ciudadanos, el objetivo de la política científica es considerar cómo la ciencia y la tecnología pueden servir mejor al público. [247] La política pública puede afectar directamente a la financiación de los equipos de capital y la infraestructura intelectual para la investigación industrial al proporcionar incentivos fiscales a las organizaciones que financian la investigación. [193]
La educación científica para el público en general está integrada en el currículo escolar y se complementa con contenido pedagógico en línea (por ejemplo, YouTube y Khan Academy), museos y revistas y blogs científicos. La alfabetización científica se ocupa principalmente de la comprensión del método científico , las unidades y los métodos de medición , el empirismo , una comprensión básica de las estadísticas ( correlaciones , observaciones cualitativas versus cuantitativas , estadísticas agregadas ) y una comprensión básica de los campos científicos centrales como la física, la química , la biología , la ecología, la geología y la computación . A medida que un estudiante avanza a etapas superiores de la educación formal , el currículo se vuelve más profundo. Las materias tradicionales que generalmente se incluyen en el currículo son las ciencias naturales y formales, aunque los movimientos recientes también incluyen las ciencias sociales y aplicadas. [248]
Los medios de comunicación se enfrentan a presiones que pueden impedirles describir con precisión las afirmaciones científicas en pugna en términos de su credibilidad dentro de la comunidad científica en su conjunto. Determinar cuánto peso se debe dar a las diferentes partes en un debate científico puede requerir una considerable experiencia en la materia. [249] Pocos periodistas tienen verdaderos conocimientos científicos, e incluso los periodistas especializados que están informados sobre ciertas cuestiones científicas pueden ignorar otras cuestiones científicas que de repente se les pide que cubran. [250] [251]
Revistas científicas como New Scientist , Science & Vie y Scientific American atienden las necesidades de un público mucho más amplio y proporcionan un resumen no técnico de áreas de investigación populares, incluidos descubrimientos y avances notables en ciertos campos de investigación. [252] El género de ciencia ficción, principalmente ficción especulativa , puede transmitir las ideas y los métodos de la ciencia al público en general. [253] Los esfuerzos recientes para intensificar o desarrollar vínculos entre la ciencia y las disciplinas no científicas, como la literatura o la poesía, incluyen el recurso Creative Writing Science desarrollado a través del Royal Literary Fund . [254]
Actitudes anticientíficas
Si bien el método científico goza de una amplia aceptación en la comunidad científica, algunas fracciones de la sociedad rechazan ciertas posiciones científicas o son escépticas respecto de la ciencia. Algunos ejemplos son la noción común de que la COVID-19 no es una amenaza importante para la salud de los EE. UU. (sostenida por el 39 % de los estadounidenses en agosto de 2021) [255] o la creencia de que el cambio climático no es una amenaza importante para los EE. UU. (sostenida también por el 40 % de los estadounidenses, a fines de 2019 y principios de 2020). [256] Los psicólogos han señalado cuatro factores que impulsan el rechazo de los resultados científicos: [257]
A veces se considera que las autoridades científicas son inexpertas, poco fiables o parciales.
Los mensajes de los científicos pueden contradecir creencias o principios morales profundamente arraigados.
La transmisión de un mensaje científico puede no estar adecuadamente adaptada al estilo de aprendizaje del destinatario.
Las actitudes anticientíficas parecen estar causadas a menudo por el miedo al rechazo en los grupos sociales. Por ejemplo, el cambio climático es percibido como una amenaza por sólo el 22% de los estadounidenses del lado derecho del espectro político, pero por el 85% de los del lado izquierdo. [259] Es decir, si alguien de izquierda no considerara el cambio climático como una amenaza, esa persona puede enfrentar desprecio y ser rechazada en ese grupo social. De hecho, las personas pueden preferir negar un hecho científicamente aceptado que perder o poner en peligro su estatus social. [260]
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