Mejorando la enseñanza de la física E-Book

Vicente Menéndez

• Herausgeber: Editorial Autores de Argentina
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Spanisch

Seitenzahl: 371

Veröffentlichungsjahr: 2019

Beschreibung

Un profesor de física que se ha especializado en Epistemología e Historia de la ciencia, presenta ideas de cómo el uso de la historia de la física puede jugar un rol no simplemente anecdótico, sino importante e integrador, para que los alumnos tomen conciencia, que la física no es solamente fórmulas, resolver problemas o enunciar principios generales, sino también, que la física forma parte indisoluble de la cultura humana. Los docentes de Arte, de Música, de Filosofía y Literatura utilizan la historia de su disciplina, sin lo cual es imposible entender su desarrollo y evolución. No parece darse la contraparte en el ámbito de las Ciencias naturales y matemáticas. Vicente Menéndez presenta este trabajo para que los docentes puedan reflexionar al respecto y asimismo brindar una ayuda, dando algunos ejemplos significativos. En general se observa, que los estudiantes suelen tener una visión dogmática y estereotipada de la ciencia y de los científicos. Resulta obvia esa visión si observamos la manera "clásica" de enseñar ciencia: los contenidos se enseñan generalmente como productos terminados y no como resultado de un proceso. Entender que es y como se construye la ciencia, requiere de analizar algunos casos históricos de cómo se gestaron las teorías. El libro, resultado de muchos años de investigación, también contiene ejemplos de como se enlazan las cuestiones científicas con el arte y la política.

Leseprobe

Menéndez, Vicente

Mejorando la enseñanza de la física : los aportes históricos y epistemológicos / Vicente Menéndez. - 1a ed . - Ciudad Autónoma de Buenos Aires : Autores de Argentina, 2018.

Libro digital, EPUB

Archivo Digital: online

ISBN 978-987-761-724-5

1. Historia. 2. Epistemología. 3. Ciencia. I. Título.

CDD 121

Editorial Autores de Argentina

www.autoresdeargentina.com

Mail: [email protected]

Diseño de portada: Justo Echeverría

Maquetado: Helena Maso Baldi

2da Edición corregida y aumentada

Queda hecho el depósito que establece la LEY 11.723

Impreso en Argentina – Printed in Argentina

A la memoria de mi Maestro y amigo, Guillermo Boido, quien me guió en todas estas cuestiones hace unos veinte años.

Índice

Prefacio a la segunda edición

Prólogo

PARTE I

capítulo 1

Algunas reflexiones acerca del “método científico”

capítulo 2

En torno al nacimiento de la nueva física

capítulo 3

Aportes de la historia y la filosofía de la ciencia a la educación científica: la notable historia de la ley de la refracción

capítulo 4

El rol de la música en la construcción de la ciencia moderna

capítulo 5

La “tradición Romántica” y los criterios de estética y belleza en ciencia

Resumen

capítulo 6

La camaleónica noción de energía entre los siglos XVII y XIX

capítulo 7

La historia de la ciencia como herramienta didáctica: la enseñanza de la gravedad

a manera de síntesis final

PARTE II

capítulo 8

Las constantes del universo

capítulo 9

Maupertuis, precursor de las “Teorías del todo” en la física del siglo XVIII

capítulo 10

Breve historia del calor y de los “fluídos sutiles”

capítulo 11

Oersted: la construcción del electromagnetismo entre el espíritu del Romanticismo y la cultura de la Ilustración

El nacimiento del electromagnetismo y la teoría del descubrimiento “casual”

capítulo 12

Física aria versus Física judía

capítulo 13

En torno a Heisenberg: reflexiones acerca de su filosofía científica y su controvertida actuación política

PARTE III

capítulo 14

Breve Historia de la Física y la Química

capítulo 15

Ciencia y tecnología en China: dificultades para responder una pregunta contrafáctica

capítulo 16

¿Quién tiene razón?

apéndice

Breve historia del desarrollo de la Física en la Argentina

Mensaje a los jóvenes docentes*

Acerca del autor

Prefacio a la segunda edición

Presento esta segunda edición a consideración de mis colegas profesores de Física, con el objetivo de seguir alentándolos en el uso de la historia y filosofía de la ciencia como poderosa herramienta didáctica y de enriquecimiento cultural. La máxima central es: saber como se gestó una teoría, ayuda a comprender mejor dicha teoría.

No dudo, que con el correr del tiempo, se hará cada vez más necesaria esta herramienta en la enseñanza de las ciencias naturales, en un mundo creciente de complejidades y ultra tecnologizado. Sin desmedro de la importancia del uso de la informática a través de las llamadas TIC, del laboratorio, ya sea este presencial o virtual, que son un gran aliado para la enseñanza de la ciencia, pienso que un docente debe tener una formación continua para mejorar su enseñanza y usar todos los recursos a su alcance. Publico este libro con la convicción de que encontraran en el, un recurso más.

En esta 2da edicion he agregado nuevos trabajos que entiendo, mejoran y enriquecen la 1ra edicion. Son los referidos a la enseñanza del fenomeno gravitatorio; la importancia de las constantes en la Fisica; una breve historia del calor y los fluidos sutiles y una interesante vision sobre el desarrollo de la ciencia y la tecnologia en la antigua China.

Mejorar y perfeccionar la enseñanza de la ciencia, significa también mejorar la educación del alumno, y mejorar la educación de un individuo significa no solo enriquecer a la persona, sino a su vez, mejorar la sociedad. Es por ello, tal como está expresado en el Mensaje a los jóvenes docentes, al final del libro, que los docentes tenemos una responsabilidad indelegable.

Vicente Menéndez

Buenos Aires, verano de 2019

prólogo

Acabo de escribir el libro que siempre quise leer. Veamos los porque. Como profesor de ciencia, en mi caso la Física, a poco de recibirme, quise obtener de mis alumnos, fundamentalmente dos cosas: que supiesen resolver los problemas y que repitiesen algunas leyes y principios elementales. De a poco le fui dando mayor importancia a los conceptos: no es cuestión que el alumno los recite de memoria para aprobar un examen; debían comprenderlos. Me fui dando cuenta, que yo mismo comprendía mejor los fenómenos que enseñaba, si daba vueltas una y otra vez en desmenuzar la parte conceptual de las leyes. Como me dijo alguna vez un viejo profesor, “para entender la física hay que saber muy pocas cosas, pero eso si, hay que saberlas muy bien”. Se refería, obviamente, al conocimiento detallado de los pocos, pero grandes principios físicos que dan cuenta de muchísimas cuestiones que suceden en nuestro universo. Así, de esta manera, le fui dando cada vez más importancia, a que mis alumnos pudiesen captar la esencia de las ideas y menos importancia a la resolución de fórmulas. Pero cuando trataba de comprender mejor los conceptos, me tropecé con la historia de los mismos. Dicho de otro modo, con quienes los pensaron y desarrollaron, es decir con los actores principales de la aventura de construir el conocimiento. Desde Tales de Mileto hasta quienes están construyendo la teoría de las supercuerdas. Y emprendí un viaje fantástico, a través del tiempo, insospechado la más de las veces. Desde los primeros filósofos naturales griegos hasta la época actual. Aclaro de entrada: este no es un libro de texto. Escribí un libro para ser leído casi en cualquier página que se abra. Que sea de ayuda al docente de ciencia, que sea interesante para el alumno, que lo pueda leer cualquier persona interesada en la ciencia y su historia. En fin, es un resumen de ideas que anduvieron dando vueltas por la cabeza de un docente, que siente después de muchos años de docencia, que es justo el momento de decirlas y contribuir a acercar la brecha entre las (mal) llamadas ciencias “duras” y ciencias “blandas”. Y decir una vez mas a mis colegas docentes, que no debemos perder nunca el objetivo central, cuando enseñamos ciencia en el nivel medio: no estamos formando futuros científicos, (aunque algunos pocos de nuestros alumnos puedan llegar a serlo): estamos formando ciudadanos, a los cuales estamos dando, a través de la ciencia, una herramienta que les ayudará a pensar y razonar mas libremente, en un mundo cada vez mas tecnológico y complejo. Si podemos “teñir” nuestras clases con la historia y la filosofía de la ciencia, no solo les añadiremos un valor cultural a las tradicionalmente llamadas ciencias “duras” sino que ayudaremos a desterrar la típica idea, de que la misma solo es construida por genios locos y aislados del mundo. También, y eso creo honestamente, servirá para que se entienda mejor la física que enseñamos. Eso no es poco. Tampoco es fácil, pero vale la pena. Presentaré algunas ideas de cómo el uso de la historia de la física puede jugar un rol no simplemente anecdótico, sino importante e integrador, para que los alumnos tomen conciencia, que la física no es solamente fórmulas, resolver problemas o enunciar principios generales, sino también, que la física forma parte indisoluble de la cultura humana. Los docentes de Arte, de Música, de Filosofía y Literatura utilizan la historia de su disciplina, sin lo cual es imposible entender su desarrollo y evolución. No parece darse la contraparte en el ámbito de las Ciencias naturales y matemáticas. Presento este trabajo para que los docentes puedan reflexionar al respecto y asimismo brindar una ayuda, dando algunos ejemplos que considero significativos. En general se observa, que los estudiantes suelen tener una visión dogmática y estereotipada de la ciencia y de los científicos. Entiendo que resulta obvia esa visión si observamos la manera “clásica” de enseñar ciencia: los contenidos se enseñan generalmente como productos terminados y no como resultado de un proceso. Entender que es y como se construye la ciencia, requiere de analizar algunos casos históricos de cómo se gestaron las teorías. Ofrecer las respuestas olvidando las preguntas dificulta el aprendizaje y la valoración de una idea. Lo que propongo, no es recargar los programas de física con contenidos históricos, anecdóticos o biográficos, sino que se utilicen estos en la medida que se considere como ayuda a la hora de la apropiación del conocimiento. Debemos enseñar Ciencia como una construcción humana, tal como es el caso del arte, la literatura, o la música y sin la pretensión de mostrarla como un modelo de racionalidad absoluto (los casos de Newton y Kepler, que luego veremos, son reveladores al respecto). Por dar un clásico ejemplo, se presenta el sistema copernicano en forma natural, sin decirnos que contraría el sentido común. Aún más, la física es casi siempre contraria a la intuición y al llamado “sentido común”. Cuando damos respuestas digeridas, el conocimiento es entonces simple información, y nunca debemos olvidar que enseñar es formar, más que informar. El presentar la física sin hacer un mínimo desarrollo histórico de las ideas centrales, es no permitir al alumno conocer la manera en que evoluciona el pensamiento en la historia del ser humano. Entiendo que hacer un buen uso de la historia de nuestra disciplina, ayuda por un lado al alumno a comprender mejor los conceptos, y además, integrar el conocimiento científico con las demás disciplinas. La cultura humana la podemos ver como un gran árbol, en donde la ciencia es una de las ramas y no un árbol distinto. En la creación de una teoría, la imaginación que pone en juego un científico, no es distinta a la creación artística, musical o literaria. La génesis y desarrollo de una teoría física que explica el comportamiento de una porción de nuestro universo, debe valorizarse como un acto trascendente en la evolución de nuestra civilización.

Durante muchos años he enseñado física como un mecanismo de resolución de problemas, con fórmulas que a la postre el alumno olvida luego de rendir sus exámenes. He enseñado una física conceptual y operativa, importante sin duda, pero sin darme cuenta de la riqueza que encierra su historia. La historia de la física, no solo forma parte de la historia de la humanidad, sino que sus desarrollos están íntimamente relacionados. Advierto sin embargo, que no en todos los temas se puede hacer una introducción histórica al mismo. Incluso puede no ser necesaria. Por ello, y a modo de ejemplo, presentaré algunos casos que pueden ayudar y estimular al docente a recorrer este camino. Son, en su mayoría, trabajos que se han expuesto y publicados en Jornadas de historia y epistemología, o en reuniones de educación para el mejoramiento de la enseñanza de las ciencias.

Y me apresuro a decirles a mis colegas docentes que incentiven a sus alumnos en la lectura, ya que como dijo Borges: “El telescopio y el microscopio son una extensión de la vista, pero el libro es mejor instrumento, porque es una extensión de la imaginación”.

Aclaración necesaria: el libro está claramente separado en tres partes: la Parte 1, o sea los primeros siete capítulos conforman lo que podríamos llamar el núcleo o idea central que este libro propone, mejorar la enseñanza de la ciencia con los aportes históricos, (y también epistemológicos) o sea lo anunciado en el título. La Parte 2, los capítulos 8 al 13 son pequeños ensayos sobre trabajos científicos poco conocidos, pero ejemplos significativos que entiendo serán útiles al docente. En particular los capítulos 12 y 13 son claros ejemplos de cómo la ciencia no es una actividad totalmente “independiente” de los avatares políticos. Encontraran que he sido repetitivo en señalar cuestiones de belleza y estética en la construcción del conocimiento, y lo he hecho porque considero, tal como enseña la historia, que han sido cuestiones no menores y que señalan una vez mas la correspondencia entre el arte y la ciencia, idea esta que es central en la nueva visión para enseñar ciencia que este libro propone. En la Parte 3 hay un breve, ameno y didáctico resumen de historia de la física y la química, con interesantes ejercicios suplementarios para el alumno. Luego hay un ensayo sobre una hipotética conversación entre un alquimista del siglo XVI y un físico del siglo XXI que estimo puede usarse como debate sobre el “progreso” científico. Finalmente en el Apéndice he puesto un artículo sobre el desarrollo de la Física en la Argentina, que creo puede ser de interés no solo para los docentes argentinos, sino para los latinoamericanos en general. Y finaliza el libro con un mensaje dirigido a los jóvenes docentes. Espero que tanto docentes como alumnos disfruten de la lectura de este libro; ese ha sido el principal objetivo que me ha guiado al escribirlo.

Vicente Menéndez

Buenos Aires, verano de 2017

El autor agradece comentarios, críticas y observaciones a

[email protected]

PARTE I

capítulo 1

Algunas reflexiones acerca del “método científico”

Me parece conveniente comenzar por reflexionar acerca de la idea, tan trillada en la introducción de muchos libros de física, respecto de la existencia de un “método científico”. Es muy frecuente leer que el “método científico” consiste en experimentar sucesivas veces e inducir de los casos particulares hasta poder hallar una ley general. Veamos:

Una cosa es conocimiento y otra bien distinta es conocimiento científico

Sabemos que el Sol sale a cada mañana, y por supuesto nos horrorizaríamos si así no sucediese. Este simple hecho cotidiano nos lleva a reflexionar sobre algunos supuestos básicos sobre los cuales se maneja el común de la gente. El primero de ellos es el conocimiento acerca de la regularidad de los acontecimientos naturales del mundo en que vivimos. El conocer estas regularidades: salida y puesta diaria del sol; movimiento de los astros; variación de las estaciones; nacimiento, desarrollo y muerte de los seres vivos, etc, nos hace sentir “seguros” cuando observamos que dichas regularidades se cumplen y por el contrario temerosos y sorprendidos cuando así no sucede. Estamos habituados a convivir con las llamadas “leyes naturales”. Por ejemplo, en lenguaje corriente solemos decir que es “ley natural” que en invierno haga frío o en verano calor; que es ley natural que las personas viejas se mueran antes que las jóvenes, y nos duele cuando ello no ocurre.

A que viene esta introducción? : a considerar la diferencia entre simple conocimiento por un lado y conocimiento científico por el otro. Y también a diferenciar las regularidades o leyes naturales, que se usan en el lenguaje diario, con las leyes científicas.

Siguiendo con el ejemplo del comienzo, el solo hecho de conocer que el Sol sale todos los días, no significa que tengamos el conocimiento de porqué lo hace, y menos aún el porqué cumple con dicha regularidad. La simple recolección de datos a través de la observación nos hace aumentar el conocimiento del mundo, pero no nos dice como y porqué este funciona de la manera en que lo hace.

Que es entonces “hacer ciencia”? responderemos en un sentido muy sintético y “convencional”: si con el análisis de datos o regularidades nos atrevemos a dar una hipótesis o modelo sobre cómo funciona el mundo o la porción de mundo que queremos analizar con esos datos, entonces estaremos haciendo ciencia en el sentido lato del término (en el caso mencionado piénsese en el modelo copernicano). O en todo caso estaremos adoptando una actitud científica frente a un problema o pregunta. Y si a partir de ese modelo podemos dar explicaciones satisfactorias a los hechos observados significará que empezamos a conocer algo mas sobre el mundo o sobre esa porción de mundo. Mas aún, si podemos cuantificar los datos y expresarlos en lenguaje matemático a través de leyes cuyo cumplimiento podemos comprobar, entonces llegado a este punto, diremos que el conocimiento que poseemos de esa porción de mundo, ha adquirido la jerarquía de conocimiento científico y no de mero conocimiento. Remitiéndonos al caso astronómico citado, estas son las leyes de Kepler del movimiento planetario. El conocimiento de las mismas sirve, entre otras cosas, para “predecir” posiciones de los astros, y la predicción es una notable característica del conocimiento científico. Un físico del siglo XIX y principios del XX, Lord Kelvin, solía decir que recién cuando podemos medir algo de aquello que estamos investigando, podemos afirmar que estamos empezando a conocer. Es cierto que este pensamiento está fuertemente imbuido del positivismo de la época, en la cual se solía referir con frecuencia al caso de la astronomía, la física y la química (las mal denominadas ciencias “duras”, como si estas no fuesen producto de la pasión humana por conocer) como ejemplos de conocimiento científico. O sea que la búsqueda de datos, la clasificación, la medición y el descubrimiento de leyes de carácter matemático que puedan ser verificadas a través de la predicción de hechos naturales o experimentales, es la definición tradicional de ciencia. Pero no es menos cierto que también en otras disciplinas cuyo campo de investigación proporcionan formas distintas de mensurar, en donde no hay estrictamente leyes del tipo matemático, como la historia, la psicología, la sociología, etc. también las consideramos ciencias. En estos últimos ejemplos debo aclarar que siguen existiendo hoy en día posiciones encontradas, sobre todo por quienes objetan el carácter científico de la psicología, como es el caso del conocido epistemólogo argentino Mario Bunge.

Pero dejando de lado discusiones todavía existentes, lo que importa para la metodología de la investigación, es mas la “actitud científica” hacia los problemas que nos encontremos, ya sea en la naturaleza o en la sociedad. Y esta actitud, como bien señaló Bertrand Rusell, es una actitud difícil de adoptar, porque presupone generalmente apartarse del “sentido común” de nuestros coetáneos. La actitud científica frente a un problema es tratar de apartar nuestros deseos, nuestros pre-juicios, sobre como se comporta o debiese comportar, tanto la naturaleza como los seres humanos o las sociedades. Hay que tener siempre en cuenta, que así como los individuos y las sociedades se comportan generalmente de manera distinta a como nos gustaría que se comportasen, también la naturaleza, en sus múltiples expresiones, se comporta de manera distinta a lo que nuestra intuición supone que lo hace: le costó a la humanidad miles de años darse cuenta que la Tierra se mueve, aunque nuestros sentidos e intuiciones nos indican que está quieta. A partir de allí, quien investiga deberá tomar en seria consideración estas cuestiones y también saber que la simple búsqueda de hechos sin una teoría, modelo o hipótesis, que sustente el porqué recolectamos esos datos, es solo eso: una cantidad de datos que almacenados no dicen nada, como nada dicen palabras sueltas, sino es a través de una frase, armada de manera coherente. Una gran cantidad de libros desordenadamente apilados no constituyen una biblioteca. Y finalmente, la ciencia, que en palabras del notable filósofo anteriormente mencionado, no es en esencia sino la persecución sistemática del conocimiento, bien podríamos agregar: es la persecución de conocimiento liso y llano, para luego transformarlo en conocimiento científico. La pregunta es entonces: como producir conocimiento científico, aparte de tomar una actitud científica ante los problemas, como hemos expuesto anteriormente?. Hay un método, hay alguna receta?

El sentido de la investigación

La importancia de la pregunta

La pregunta guía la investigación, dado que el solo hecho de la pregunta, es el reconocimiento de la existencia de un problema. Nadie investiga aquello que no se advierte como problema. Es interesante destacar que lo que es percibido como problema para algunos, no lo es para otros. Ejemplo: el movimiento irregular de los planetas que se observa desde la Tierra, fue un “grave problema” para los antiguos griegos, ya que según aquella cultura, imbuida del pensamiento platónico, en los cielos reinaba la perfección geométrica representada por el movimiento circular. En cambio para los astrónomos chinos que no tenían ese preconcepto, no los alteraba en absoluto el irregular movimiento planetario.

De ahí que el sentido de una investigación este dado generalmente en función de las hipótesis previas. Ej: Sherlock Holmes ante un cadáver en el piso con manchas de sangre, observará la escena desde una perspectiva distinta si la suposición previa es de un asesinato, a que si la hipótesis subyacente es la de una muerte súbita. Si actúa bajo el influjo del primer supuesto, seguramente se manejará con gran cuidado para encontrar huellas digitales, cosa que no tomará muy en cuenta si se maneja con la segunda hipótesis. El punto fuerte es aquí el de la construcción de hipótesis previas. Cómo es que un científico construye hipótesis?. Es desde luego la historia de la ciencia el mejor referente. Y es esta historia quien nos dice que (lamentablemente?), en realidad no hay “un método” científico propiamente dicho, o bien, que el conocimiento científico se ha construido de casi tantas formas como científicos que han elaborado ciencia. En otras palabras no esperemos una receta mágica porque sencillamente no la hay. Lo que si hay, son indicios de cuales son los senderos por los que conviene transitar y otros por donde no nos convendría tomar.

Dos palabras respecto de la mencionada “actitud científica”: así como el sentido común (suele decirse) es el menos común de los sentidos; la actitud científica, no es la actitud mas común de aquellos que elaboran ciencia. Sabemos la dificultad que supone pensar un problema apartándonos de nuestros conocimientos previos, de nuestras intuiciones, de nuestro “sentido común”, de nuestra formación profesional. Por caso tomemos como ejemplo las diversas y encontradas opiniones respecto de un mismo problema por parte de profesionales de una misma disciplina, de acuerdo a la “escuela” en que se han formado. No opinan lo mismo ante igual situación, un psicólogo gestáltico que un freudiano, de la misma forma que un médico alópata percibe la enfermedad de manera bien distinta en que lo hace la medicina homeopática. En la Física moderna hay interpretaciones llamadas “standard” a las cuales adhiere una gran parte de la comunidad de físicos, pero no todos. Y la lista puede seguir en los diversos campos del saber humano. Con esto estamos diciendo que no todos ven lo mismo ante una misma escena. Esto, en el ámbito de la filosofía de la ciencia, es conocido como la “carga teórica” de la observación. Le damos significado y contenido a lo que vemos en función de una teoría o supuestos previos. Hay muchos ejemplos de colocar a sujetos distintos frente a un mismo dibujo u objeto (por ejemplo una nube) y comprobar que perciben distintas figuras. Además debemos “aprender a mirar”: vaya como ejemplo cuando dibujamos una figura de tres dimensiones (un cubo por ejemplo) en un espacio de dos dimensiones (el plano del pizarrón): nos enseñaron a “ver” con rayas punteadas las aristas traseras del cubo. A quien no le enseñan este hecho elemental, nunca podrá “ver” el cubo, tan solo observará líneas en el pizarrón. Obviamente que no podemos prescindir de nuestros conocimientos y juicios previos, pero lo importante es saber que existen y cuan difícil es despojarnos de los mismos. Valga aquí la frase aquella que dice “de lo último que tarda en darse cuenta un pez, es de la existencia del agua”. Quien vaya a investigar debe conocer estas “condiciones de contorno” a las que está sometido todo investigador.

Investigación y conocimiento. Algunas cuestiones básicas de epistemología

La experiencia, la opinión y la teoría

Debemos distinguir entre lo que es simple opinión (afectada generalmente por nuestras experiencias personales) y lo que es conocimiento científico, que es como decíamos antes, conocimiento verificable y objetivo que deja afuera nuestros deseos e intuiciones.

Hasta no hace demasiado tiempo, ( poco antes de la última guerra mundial), y bajo el influjo de la filosofía positivista decimonónica y las posturas del llamado empirismo lógico del Círculo de Viena, existió un consentimiento generalizado en suponer que la ciencia se construía a partir de la experiencia de casos particulares, y luego por el camino de la inducción se podía arribar a leyes empíricas que podían servir para casos generales. O sea una construcción de lo particular a lo general y por el camino de la experiencia de laboratorio o de campo. Dicho de otro modo, desde un Nivel I de entidades observables, se llega a un Nivel II de Leyes generales empíricas. El siguiente gráfico sirve de ejemplo:

Lo que presuponen los empiristas lógicos es que el conocimiento científico se construye desde “abajo hacia arriba”, o sea que desde el Nivel I donde hay enunciados observacionales y singulares se llega al Nivel II por el camino de la inducción, o sea de la experiencia repetida para numerosos casos. Esto que parece “lógico” y que en muchos casos es cierto, fue cuestionado severamente, como veremos luego por la llamada nueva filosofía de la ciencia.

Generalizaciones y leyes empíricas

El camino anteriormente citado es el que normalmente se lleva a los alumnos a realizar en el campo o en el laboratorio: trabajar en ensayos, encuestas, juntar muestras, datos, ordenarlos; en lo posible realizar algún proceso de medición y a partir de allí generalizar los resultados para expresarlos, si es posible, en forma de ley en la cual se encuadren todas las experiencias anteriores y las futuras. Ley que además permita predecir resultados de nuevas experiencias dentro del mismo campo de conocimiento investigado. Ejemplo de todo esto son las innumerables actividades que en particular, los profesores de química, de física y de biología realizan con sus alumnos en forma práctica y también teórica. El alumno es conducido entonces por un camino que, se supone, transitaron aquellos que han descubierto las leyes científicas. Así se ha construido el edificio de la ciencia? Así han procedido y proceden los científicos? Hoy día es esta una postura indefendible, sobre todo cuando se trae como testigo privilegiado a la historia de la ciencia, para que nos cuente de que manera se ha construido la misma a lo largo del tiempo y que caminos han transitado los científicos para arribar a sus descubrimientos. Es cierto que por ese camino, en muchos casos, se han descubierto leyes, por lo tanto no debemos tampoco caer en el error inductivista, y generalizar que, para todos los casos, el método inductivo conducirá al fracaso.

Historia de la ciencia y los paradigmas, teorías, y supuestos subyacentes en la investigación

Es a partir del análisis histórico, que filósofos de la ciencia, principiando por K. Popper, combaten fuertemente las tesis de los empiristas lógicos y se prueba, o intenta probar, que el camino del descubrimiento científico tiene mas que ver con un “salto creativo”, incluso (para Kuhn), con sistema de creencias de los científicos, que con posturas exclusivamente “racionales”. Y que fundamentalmente existe un Nivel III en donde están las entidades teóricas no observables (los átomos por ejemplo) a partir del cual se “deducen” las leyes empíricas del nivel II. Y es a partir de estas leyes empíricas así deducidas que estamos en condiciones de “bajar” al Nivel I para deducir nuevamente lo que ocurrirá en un caso particular. Es decir un camino que desde la hipótesis de comportamiento de un sector de la naturaleza se deducen leyes generales y luego, casos particulares, es decir, exactamente a la inversa de lo pensado por el positivismo lógico: el camino es el hipotético deductivo y no el empírico inductivo. El camino del descubrimiento científico se graficará de la siguiente forma: (y tomaremos un ejemplo proveniente de la física ligado a la astronomía):

Desde el Nivel 3 se deducen las leyes empíricas del Nivel 2 y con estas leyes se deducen o predicen las posiciones de los planetas.

Funciona así siempre la ciencia, cualquiera fuese el campo de conocimiento? Puede el lector probar dentro de la disciplina que conoce, pero si en ciencia nunca está dicha la última palabra, obviamente tampoco en la filosofía de la ciencia hay acuerdo unánime. El anterior esquema “parece” funcionar bien en infinidad de casos, pero a posteriori de Popper, los nuevos filósofos de la ciencia, en particular T. Kuhn y en forma radical P. Feyerabend han atacado el punto de vista de Popper aduciendo, como dijimos anteriormente, que los científicos no actúan a través de “recetas preestablecidas”. Fue T. Kuhn quien observó el comportamiento de la comunidad científica y postuló que los científicos adhieren a un sistemas de creencias que el llamó paradigmas, que es una forma particular de “ver el mundo” y como este actúa y en función de ello se plantean las preguntas y determinan los problemas a investigar. P. Feyerabend no solo dijo que no existe método científico alguno sino que además “todo vale” en la construcción de la ciencia, posición esta que es conocida como anarquismo metodológico. Valga aquí también el ejemplo sobre la importancia de la religiosidad y el misticismo en el pensamiento de Newton.

Baste decir que escribió, tanto o más, sobre alquimia y religión que sobre física.

Es muy conocida la historia del debate, entre si fue Leibniz o Newton, quien primero creó el calculo infinitesimal. Si bien hubo ásperos debates entre los partidarios de uno u otro, lo cierto es que, en la correspondencia entre Leibniz y Clarke, (amanuense de Newton) gira la discusión en torno a como Dios formó el mundo: resumidamente, podemos decir que la tesis de Leibniz, es un Dios que elige entre los diversos universos posibles, el mejor. Una vez que lo hace ya no tiene que actuar en el, pues ese mundo es perfecto. Para Newton, en cambio, el Creador es una especie de ingeniero que hizo al mundo como un perfecto mecanismo. Entiende al espacio como “sensorio” de Dios. El está presente para que se cumplan las leyes (que el descubrió y es por eso que llego hasta creerse un enviado divino), de lo contrario el universo llegaría al colapso. Por otro lado, en cuatro cartas enviadas por Newton a su amigo Bentley, comienza la primera diciendo:

“Cuando escribía mi tratado acerca de nuestro sistema (se refiere a su libro El sistema del mundo, donde da a conocer su famosa ecuación sobre la fuerza de atracción gravitatoria) tenia la vista puesta en aquellos principios en cuanto capaces de servir a los hombres discretos para lacreencia en una Divinidad y nada puede alegrarme mas que encontrarlo útil a tal propósito.”

El conocimiento de esta cuestiones metafísicas, en los principales actores de la llamada Revolución científica, nos da una mirada mas integradora, desprejuiciada y global de la ciencia. Por otra parte la cuestión religiosa y mística no solo esta presente en aquellos siglos; conocida es la frase de Einstein: “Dios no puede jugar a los dados”, en una discusión con Niels Bohr acerca de las concepciones sobre la realidad de la materia, que estaba puesta en tela de juicio, por la nueva mecánica cuántica. Cuando propongo la inclusión de estas cuestiones históricas en la enseñanza de la física, lo hago con el propósito de hacer ver, que en la construcción del conocimiento están presentes no solo los aspectos racionales.

A modo de conclusión

Sabemos entonces, a través de la historia de la ciencia, que no hay “un método” exclusivo para hacer investigación científica, mas aún se han dado casos, el mas conocido de los cuales ha sido el descubrimiento de uno de los principios físicos mas importantes, el de la conservación de la energía, que resultó ser un descubrimiento simultáneo de varios científicos que arribaron a la misma conclusión por caminos totalmente distintos. El caso de Darwin y Wallace es también muy conocido. Es cierto, no hay receta mágica, que no hay “un método científico” pero lo que si hay es una cierta metodología de la investigación, en donde a modo de síntesis diremos algunas cosas que consideramos importantes para tener en cuenta, a saber:

•Que a través de la pregunta guiaremos la investigación;

•Que a partir de hipótesis buscaremos y ordenaremos datos

•Que si podemos establecer algún tipo de estadística o medida nos acercaremos a un conocimiento mas seguro.

•Que los supuestos subyacen en toda investigación y

•Que debemos tratar de “ver” el problema desde puntos de vista diametralmente opuestos. Que si podemos llegar a establecer un tipo de ley o norma cuyo cumplimiento pueda ser verificado y comprobado, entonces estaremos ensayando un método de investigación que puede haber sido el correcto para el caso particular que estemos investigando.

•Que como dice K. Popper necesitamos de la intuición, porque sin intuición no marcha nada, aunque la mayoría de nuestras intuiciones se muestren luego como falsas.

•No podemos dejar de lado la inducción: funcionamos como animales inductivos, o acaso no repetimos diariamente conductas en función de nuestras experiencias previas?. Tendremos en cuenta que nuestros sentidos, pueden engañarnos, (recordar aquello que dijimos respecto a que las personas pueden ver distintas figuras frente a una misma imagen), pues lo que se presenta como liso para algunos, podrá ser rugoso para otros, dependiendo de cuan sensible sea su sentido del tacto.

•Deberemos probar con seguridad múltiple hipótesis,

•Trataremos de ser “racionales” como así también no dejar de lado nuestras intuiciones. Actuar deductivamente en los casos en que partamos de hipótesis, sin por ello descartar la inducción empírica en otros.

•Que por el camino del ensayo y error también se aprende.

Y finalmente debemos decir que la curiosidad y la pasión por conocer deben estar presenten en generosas dosis, ya que el camino del conocimiento científico es arduo y no carente de dificultes.

Otras cuestiones epistemológicas:

El problema de la “verdad”en ciencias

El problema de la verdad en ciencias fácticas viene de lejos, a tal punto que existe una noción de verdad en el corpus aristotélico. El criterio de Aristóteles se denomina criterio semántico de verdad o criterio de la verdad como correspondencia, o criterio correspondentista de la verdad. Es el más simple e intuitivo criterio de verdad. Ejemplo: si digo “en la terraza hay un gato”, si hay correspondencia entre el enunciado y la realidad, entonces el enunciado es verdadero, de lo contrario es falso. O sea debemos subir a la terraza y comprobar que efectivamente hay o no un gato. En ciencia, en general es muy difícil subir a la terraza, pero por ejemplo es posible “oír” el aullido de un presunto gato o ver moverse la sombra de lo que presumimos es la cola del gato. Esto es posible a través de ciertos instrumentos como el microscopio o el telescopio o aparatos mas sofisticados que lo que hacen es ampliar nuestros sentidos. Pero no existe observación sin teoría previa. Cualquiera puede ver a través de la lente de un microscopio, pero no tendrá la más mínima idea de lo que ve si no posee un cuerpo de teorías biológicas previo y lo mismo podemos decir del telescopio respecto de la astronomía. Aquí es donde nos enfrentamos con el otro problema asociado a la verdad, que es la cuestión de la “realidad”, palabra esta que debemos usar con cuidado. Es interesante lo que dicen al respecto Le Shan y H. Margenau “ Cada cultura organiza su realidad de una manera específica y sus miembros están convencidos de que esa es la única visión correcta del universo.”1 Creo que no hay mejor definición de la palabra cosmología. Aquí podríamos dividir la cuestión en dos partes. En una primera parte y para aproximarnos al problema, tomemos los siguientes ejemplos:

a) Yo puedo decir, con el criterio aristotélico, que es verdad que en el cielo está o existe tal estrella porque tomo el telescopio y la veo. Pero dicha estrella está tan lejos, pongamos que a una distancia de 100 millones de años-luz, que lo que veo es la luz de la estrella tal como la emitió en ese tiempo, pero resulta que esa estrella dejó de existir (tal como pasa en todo ciclo de vida de cualquier estrella) hace 50 millones de años, de tal manera que “veo” un objeto inexistente. Pero si pregunto a quien no conoce esta cuestión, me dirá que es verdad que la estrella existe.

b) También puedo decir que veo el sol cuando está cayendo la tarde y lo que estoy viendo sobre la línea del horizonte no es el sol, sino simplemente una imagen del mismo, posible gracias a la refracción de la luz en las capas atmosféricas. Aun en estos casos, uno podría decir, que por teorías astronómicas y físicas previas no puedo dudar de la existencia del sol en el momento del atardecer, como de la existencia de la estrella hace más de 50 millones de años.

Pero ahora vamos a problemas más complejos: nunca nadie vio un electrón girando alrededor de un núcleo atómico. Sin embargo si preguntamos a un chico de escuela secundaria nos dirá que ese modelo representa la realidad, de la materia, o dicho de otra forma, ese modelo es verdadero. Su respuesta la da en función de un llamado criterio de autoridad, es decir, cree firmemente en la palabra de sus profesores y en lo que lee en los libros. Para usar un caso mas pueril, digamos que todos creemos que la Tierra se mueve por el mismo criterio de autoridad, ya que nuestros sentidos no notan de ninguna manera ese movimiento. En este último caso, dado el avance del conocimiento físico y astronómico, hoy en día (lo que no sucedía en épocas de Copérnico y Galileo) decimos que el movimiento terrestre se ajusta o corresponde con la verdad. Pero en el caso del átomo y muchos otros casos, la ciencia debe usar un criterio de verdad restringido: solo puede decir que las teorías o modelos “describen bien la realidad, pero no significa que se correspondan con la misma”, esto, como en el caso del copernicanismo, podrá en un futuro ser corroborado o bien refutado. Por eso es difícil y arduo el camino de la verdad para la ciencia. Los biólogos, por caso, creen en la existencia del gen, aunque nunca se lo haya visto, porque fundamentalmente creen en la teoría genética. Y uso la palabra “creen”. Porque ya se ha visto en la historia de la ciencia que muchas teorías en la que los científicos creían, resultaron siendo falsas. Hubo teorías como el transformismo de Lamark, la teoría del flogisto de Sthal, para explicar la combustión, en física la teoría o existencia del éter, etc y todas ellas resultaron falsas, pero sirvieron para elaborar teorías mejores, es decir que se ajustaban mejor o predecían mejor los hechos. Finalmente diremos que la ciencia es un largo camino hacia la verdad, pero que en muchos casos, quizá por la propia estructura del pensamiento humano, nos acerquemos a ella cada día más, pero nunca podremos tocarla. Esta cuestión epistemológica central, la trata Francois Jacob : “Para que un objeto sea asequible al análisis, no basta con advertir su existencia. Es necesario además una teoría que este preparada para acogerlo. En la relación entre teoría y experiencia, siempre es la primera la que inicia el dialogo. Es la teoría la que determina la forma de la pregunta, es decir, los límites de la respuesta. La ciencia en general, no busca la verdad: construye la suya. La realidad surge entonces como un equilibrio siempre inestable”2

Respecto de esto último es muy interesante la observación epistemológica que hace Ernesto Sábato en su libro Uno y el universo. En un pasaje del mismo hace referencia a un ictiólogo que estudia los peces , para lo cual hace uso de una red para pescarlos y después de muchas jornadas de pesca , procede como científico y enuncia dos leyes: la primera dice que no existen peces menores a 5 centímetros de largo y la segunda que no hay peces sin escamas. Hay dos observadores; uno le dice que su primera ley es falsa ya que la cuadrícula de su red de pesca tiene 5 cm, por lo tanto los peces más pequeños no los ha podido pescar y no puede afirmar su inexistencia. Mas aún le dice que esa ley la pudo la pudo enunciar de antemano conociendo el tamaño de la cuadrícula. La asociación es la siguiente. El ictiólogo es el hombre de ciencia y la red el aparato con el que estudia su particular universo. El hombre de ciencia contesta que esos peces mas pequeños no le interesan, pues al no poder atraparlos con su aparato, son peces metafísicos. El segundo observador le critica la segunda ley: el ha realizado su pesca solo en un determinado mar, pero hay muchos mares y en alguno de ellos quizás pueda encontrar peces sin agallas. Este segundo observador es un epistemólogo que le está mostrando al científico los límites de su ciencia: el universo que estudiamos es “todo el universo”?3

Digamos por último que la cuestión de la verdad es mucho más sencilla para aquellos que creen o tienen simplemente fe y no dudan de la autoridad de alguien como un maestro, un profeta o un líder, o bien de algún libro que consideran infalible. Pero la ciencia, o más precisamente, la actitud científica se caracteriza precisamente por la duda, tal como nos enseñó el viejo Descartes. Y con ello tal vez nos hizo mas inseguros para vivir en este mundo, pero a la vez le otorgó un sentido diferente a la existencia del ser humano.

En cuanto a las ciencias formales, la matemática y la geometría; la verdad de sus enunciados,  está dada en tanto y en cuanto no haya contradicción entre los axiomas (un axioma es una premisa indemostrable, pero sobre la cual reposa todo el edificio teórico, por ejemplo los 5 axiomas de Euclides para la geometría plana). Y en cuanto a la matemática, una teoría es verdadera, si la teoría es consistente, o sea exenta de contradicciones. 

Bibliografía

Bunge, M . La ciencia, su método y su filosofía. Siglo XX. Bs. As. 1984.

Chalmers. A. Que es esa cosa llamada ciencia. Siglo XXI. Madrid, 2000.

Chalmers, A. La ciencia y como se elabora. Siglo XXI. Madrid, 1992.

Hempel. C. Filosofía de la ciencia natural. Alianza Universidad. Madrid, 1995.

Klimoski, G. Las desventuras del conocimiento científico. AZ Editora. Bs. As. 1984.

Kuhn, T. La estructura de las revoluciones científicas. FCE. Mexico, 1971.

Rusell, B. La perspectiva científica. Ariel, Barcelona, 1982.

1 Le Shan y H. Margenau: El espacio de Einstein y el cielo de Van Gogh (Gedisa, Barcelona, 2002 pag. 12)

2 F. Jacob La lógica de lo viviente, pag. 28

3 Sabato, E. Uno y el universo. Seix Barral, Bs. As. 2006, pags. 53 y sucesivas

capítulo 2

En torno al nacimiento de la nueva física

Crisis de la física aristotélica: surgimiento del principio de inercia.

La habitual presentación del principio de inercia, es en general, la memorización por parte del alumno del mencionado principio, y luego el análisis de algunos ejemplos clásicos. La propuesta en este caso es resaltar queeste principio fundamental y fundante de la nueva ciencia, no nace como la mayoría de las ideas centrales en física, o sea, para explicar problemas dentro de la física. Nace por una necesidad astronómica: dar argumentos a favor de la