Cosas que habría que saber antes de estudiar ciencia (III): Las teorías científicas.

Por Lorenzo Hernández • 30 abr, 2013 • Sección: Hablar de Ciencia

Tras tratar “la verdad científica” y los “hechos científicos” toca abordar un tema muy importante que impregna todas las ramas de la ciencia: las teorías científicas.

Ya hice una referencia en otro post (“Cosas a tener en cuenta a la hora de estudiar los hechos científicos“), citando a Ciencia Kanija, sobre el significado de teoría:

Una teoría científica es un marco de trabajo conceptual integrado para razonar sobre una clase de fenómenos, los cuales son capaces de coordinar hechos existentes y leyes y a veces proporcionar predicciones de otros nuevos.

Es interesante leer el artículo de Ciencia Kanija sobre “Teoría, Ley y Hechos en ciencia.

Una de las funciones principales de una teoría es que explique y que prediga. Por ejemplo, cuando Einstein introdujo su Teoría de la Relatividad General a comienzos del siglo XX, uno de los puntos a favor de esta teoría era que hacía unas predicciones precisas, que no era capaz de hacer ninguna otra teoría, acerca de lo que podría observarse durante el eclipse solar de 1919. Pero además, dicha teoría explicaba por qué la luz se curvaba de esa forma.

image013 Cosas que habría que saber antes de estudiar ciencia (III): Las teorías científicas.

Imagen extraída de www.lavia.org

El uso del término teoría.

Tendríamos que tener cautela a la hora de hablar de teoría y poner el calificativo “especulativa” cuando corresponda para marcar cierta distancia.

Merece la pena pararse un momento en el uso del término teoría. Podemos observar que dicha palabra se usa de dos modos diferentes. Así, denominamos teoría de la evolución como un marco teórico que ha podido explicar y predecir los cambios biológicos que se han producido hasta el momento y que está abalada por una evidencia empírica extraordinariamente fuerte. Lo mismo ocurre con la teoría de la relatividad de Einstein. Todos los experimentos, hasta el momento, han confirmado ambas teorías. Pero no ocurre lo mismo con la famosa teoría de cuerdas. La teoría de cuerdas, una teoría física relativamente reciente, es especulativa y no hay datos experimentales directos que la respalden y, de hecho, muchos científicos piensan que no tenemos tecnología suficiente para comprobar algunos de sus principios. En este contexto se usa la palabra teoría para indicar una idea interesante pero que de momento es aún muy especulativa y que todavía no ha sido empíricamente demostrada. Por tanto tendríamos que tener cautela a la hora de hablar de teoría y poner el calificativo “especulativa” cuando corresponda para marcar cierta distancia.

Surge también otro problema. Sabemos lo que queremos decir con predecir, pero no está tan claro lo que queremos decir con explicar. Para introducir el tema es conveniente diferenciar entre explicación y comprensión (leer: ¿Explica la ciencia la razón última de las cosas?).

Pero antes de continuar, es preciso indicar dos visiones sobre la visión de la ciencia y sus teorías: el Instrumentalismo y el Realismo.

Intrumentalismo y realismo.

No es que las teorías sean intrumentalistas o realistas por sí mismas, sino es la actitud que tenemos ante ellas.

Los instrumentalistas piensan que las teorías científicas serán adecuadas cuando expliquen y predigan, sin necesidad de coincidir con cómo son en realidad las cosas. Por el contrario, los realistas piensan que las teorías científicas, además de explicar y predecir, tienen que reflejar cómo son realmente las cosas. Es algo que no se suele comentar, pero en la ciencia se usan las dos visiones. Por ejemplo, la teoría geocéntrica de Ptolomeo (que consideraba que los planetas giraban alrededor de la Tierra a la vez que lo hacían en un epiciclo) explicaba y predecía el movimiento retrógrado de los planetas. Para un instrumentalista esta teoría sería válida aunque no fuera cierto que los planetas hicieran ese tipo de movimiento.

220px Epiciclo Cosas que habría que saber antes de estudiar ciencia (III): Las teorías científicas.

Lo mismo ocurre con la física cuántica. La física cuántica se puede considerar como una teoría instrumental, es decir, que nos sirve para predecir (muy bien, por cierto) y explicar los fenómenos cuánticos, aunque dicha teoría no tiene por qué reflejar la realidad tal y como es. Para un instrumentalista, que sean reales o no lo epiciclos, o que los que los electrones se comporten realmente como ondas y como partículas, le es indiferente si la teoría es válida para predecir y explicar los fenómenos.

Por otro lado, para una realista la teoría necesita también describir cómo son las cosas en realidad. Para un realista, la teoría heliocéntrica es mejor que la geocéntrica porque describe cómo realmente se mueven los planetas aunque sean equivalentes a la hora de predecir muchos fenómenos.

En verdad, no es que las teorías sean intrumentalistas o realistas por sí mismas, sino es la actitud que tenemos ante ellas. Podemos considerar que la teoría heliocéntrica es realista porque describe como se comporta el sistema solar de “verdad” y la física cuántica como intruementalista, o considerar que la física cuántica explica realmente lo que ocurre a nivel microscópico.

Explicar y predecir.

Todos nos podemos poner de acuerdo en qué significa predecir: es vaticinar lo que va a suceder. Pero, ¿qué queremos decir con explicar? ¿Cuándo está explicado un fenómeno o, mejor dicho, ¿cuándo se considera que una teoría explica un fenómeno, unos datos o una observación?

Por lo pronto, habría que distinguir entre explicar y comprender. Podemos decir que una teoría explica un fenómeno, unos datos o una observación, si la teoría podía haber sido utilizada para predecirlos. Para comprender, en cambio, hay que profundizar en la causa, en el porqué. Por ejemplo, las ecuaciones de la cinemática de Galileo explican cómo caen los cuerpos en caída libre ya que puedo predecir el tiempo que tardan, la velocidad a la que llegan al suelo, la aceleración con que caen (9,8 m/s2) o la trayectoria, pero no me dicen nada del por qué. Newton argumentó, en términos de fuerzas, por qué caían los objetos: los cuerpos caen hacia la Tierra porque están bajo la influencia de la interacción gravitatoria. Realmente, Newton no explicó la naturaleza de dicha fuerza (se le perdona), por lo que no llega a comprender del todo el fenómeno de la gravedad. Por tanto, debemos considerar la interacción gravitatoria en términos realistas, es decir, que coincide con lo que existe en realidad, si queremos considerar que Newton llegó a una comprensión de dicha interacción. Pero también se puede considerar desde el punto de vista intrumentalista, ya que Newton fue criticado en su época por introducir fuerzas “ocultas” en su explicación de la gravedad. Si nos paramos a pensar un momento, nos podemos dar cuenta de que es difícil concebir una fuerza a distancia. ¿Cómo es posible que una fuerza recorra 150 millones de kilómetros desde el Sol a la Tierra y que su influencia sea instantánea? Si a alguien le dices que puede mover algo sin tocarlo seguro que te dice que hay algún truco. La gravedad realmente parece magia en vez de ciencia: una fuerza se ejerce a distancia y es capaz de mover las cosas sin tocarlas. Posteriormente, Einstein llegó a una comprensión más profunda respecto a lo que era la gravedad y “eliminó” dicha fuerza para realizar un enfoque geométrico. Esta mayor comprensión hizo realizar mejores predicciones que la newtoniana por lo que es una teoría más completa.

Pero no siempre en ciencia, casi nunca, se quiere buscar las causas de los fenómenos. En muchas ocasiones solo nos interesa la utilidad, como en el caso de cómo mejorar el rendimiento de un motor o como podemos reducir la contaminación atmosférica; En otras ocasiones, nos interesa describir: saber cómo estaban los continentes hace millones de años o cuántas estrellas hay en nuestra galaxia. Está en manos de muy pocos científicos indagar y avanzar en la respuesta de preguntas causales. Según Zamora Bonilla (2013), “la filosofía de la ciencia considera que un hecho está explicado cuando se ha deducido a partir de leyes científicas (Carl Hemper), cuando se ha ofrecido una descripción apropiada de su historia causal (Wesley Salmon) o cuando se muestra como un caso particular de leyes más generales, que abarcan muchos otros casos en apariencia diferentes (Philip Kitcher). También se considera que algunos hechos-sobre todo en biología- son explicados cuando se pone de manifiesto su función o cuando-en las ciencias humanas-se ponen en conexión con las intenciones o los valores de los agentes implicados”.

Según Hull (1959), la explicación científica revela la conexión entre fenómenos; observa uniformidades, regularidades, donde antes parecía existir cosas únicas e incomprensibles; puede mostrar que el acontecimientos aparentemente diversos son en realidad de la misma clase; puede armarnos para prever o dominar fenómenos de un tipo en virtud de su semejanza con otros de tipo más familiar; pero nunca pretende darnos una razón última de nada.

No todo se puede explicar de la misma manera.

Otro aspecto a tener en cuenta es que no todos los fenómenos requieren la misma explicación. Hay fenómenos naturales que se pueden explicar en función de su objetivo y otros en los que no tiene sentido preguntarse por el objetivo, el propósito o la función. Las primeras explicaciones se denomina explicación teleológica y la segunda mecanicista. Veamos un sencillo ejemplo para entender la diferencia:

Si nos preguntamos ¿por qué producen manzanas los manzanos?, una respuesta es que lo hacen para dispersar sus semillas. Los manzanos producen un fruto que encierra a las semillas y que es muy apetitoso y nutritivo para los animales. Estos se alimentan de las manzanas y tras excretar sus desechos a una distancia considerable del manzano original expulsan las semillas que pueden germinar y hacer crecer una nuevo manzano. Es una estrategia de las plantas para reproducirse y expandirse superando su incapacidad de movimiento.

En cambio, si nos preguntamos ¿por qué cae una piedra?, es más difícil dar una respuesta en función de su objetivo. La piedra no tiene ningún objetivo o propósito que la haga caer. Es simplemente un objeto bajo la influencia de una fuerza exterior. En este caso hay que dar una explicación mecanicista.

En muchas ocasiones ambas explicaciones son correctas para explicar un mismo fenómeno. Por ejemplo, el motivo de que los manzanos produzacn manzanas se puede explicar desde un punto de vista evolutivo, de supervivencia y reproducción y, por lo tanto, también es válida una explicación mecanicista.

Estos matices son interesantes para no esperar de una teoría científica una explicación que no tiene sentido o cuya función no le corresponde.

Teorías científicas y la verdad científica.

Para terminar, es interesante abordar la relación que existe entre las teorías científicas y la verdad científica. Vimos en el post dedicado a “la verdad científica” dos teorías sobre la verdad: la verdad como correspondencia con la realidad y la verdad como correspondencia con mis creencia. La primera defendía que algo era verdad cuando coincidía con cómo son las cosas en realidad, y la segunda, algo era verdad, si era coherente con mis otras ideas sobre el mundo. Vale la pena reproducir otra vez la cita de Alan Chalmers sobre las teorías y al realidad:

Desde este punto de vista, una de las funciones de la ciencia es la de extender nuestro conocimiento sobre eso que llamamos “realidad”. A la eterna pregunta “¿es real la imagen que tenemos del mundo?” el filósofo de la ciencia Alan Chalmers expresó así los dos puntos de vista extremos sobre la ciencia:

“…aunque existe un Universo, nuestras teorías acerca de él son modelos, representaciones más o menos arbitrarias, que como mucho pretenden ser herramientas útiles…”

“…existe una realidad ahí fuera de nuestras cabezas y las teorías científicas que construimos son representaciones fieles de esta realidad”.

Así pues, ¿representan nuestras teorías cómo es realmente la realidad? Conforme vamos afinando nuestras teorías ¿nos vamos acercando cada vez más a cómo es realmente la realidad? O, por el contrario,  ¿son nuestra teorías sólo modelos arbitrarios que nos son útiles pero que la distancia con la realidad es siempre la misma?

Es fácil de concluir que hay una relación entre la función de las teorías científicas y la visión filosófica que tengamos de la verdad. Si tienes una actitud intrumentalista de las teorías científicas, es decir, que piensas que las teorías científicas tienen que explicar y predecir son importar si las cosas son tal cual las describe, es más fácil que estés más cerca de una visión de la verdad como coherencia. En cambio, si tienes una actitud realista de las teorías científicas estarás más cerca de una visión de la verdad como correspondencia con la realidad, es decir, que una teoría científica, además de predecir y explicar, tiene que describir las cosas tal y como son. Esta conexión no tiene que ser necesaria y no sería contradictoria defender una visión realista de la teorías y la verdad como coherencia o una visión instrumentalista de las teorías y la verdad como correspondencia. Pero lo más lógico sería la primera opción.

A modo de esquema:

las teorías científicas2 Cosas que habría que saber antes de estudiar ciencia (III): Las teorías científicas.

Referencias consultadas:

DE WITT, R. Cosmovisiones. Una introducción a la Filosofía de la Ciencia. Biblioteca Burdián. 2010.

HULL L.W.H. (1959). Historia y filosofía de la ciencia. 1ª edición en español. Crítica S.L.

ZAMORA BONILLA, J. (2013). ¿Puede La ciencia explicarlo todo? Investigación y Ciencia. Enero 2013.

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