Cosas que habría que saber antes de estudiar ciencia (IV): Las leyes científicas.

Por Lorenzo Hernández • 25 may, 2013 • Sección: Hablar de Ciencia

Sigamos con nuestro estudio de las “Cosas que habría que saber antes de estudiar ciencia“. En este post vamos a hablar de las leyes científicas. Empecemos con una sencilla definición (extraída de cienciakanija.com) y vayamos introduciendo poco a poco características y consideraciones erróneas así como, ¿por qué no?, contradicciones:

Una ley científica es una afirmación de una regularidad observada entre hechos, a menudo expresable como una simple relación matemática.

Habría que añadir, como se hace en el post “Leyes, teorías y modelos (I): La definición de ley física” que debe predecir y ser universal.

La ciencia está plagada de leyes científicas: las leyes de Kepler del movimiento planetario, la leyes del movimiento de Newton, la ley de gravitación universal, la ley de Lenz para el campo electromagnético, etc. Lo ideal es que una ley se pueda formular de manera matemática porque esto nos proporciona una herramienta muy poderosa para hacer predicciones y cálculos y darle rigor a dicha ley. Digamos que una ley formulada en una ecuación es el final de una historia y el principio de otra, ya que con ella se comprime una gran información pero, a partir de ella, se pueden extraer muchas conclusiones y hacer predicciones que sin ella sería imposible. Sobre todo en las ciencias experimentales como la Física o la Química, las leyes se expresan en forma matemática. Por ejemplo:

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Ley de Lenz.

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Tercera ley de Kepler.

Ley de la naturaleza y ley científica.

Los primero que habría que distinguir es entre una ley científica y una ley de la naturaleza. Una ley de la naturaleza es un rasgo fundamental del universo responsable de la forma en que funciona el universo, mientras que las leyes científicas son a menudo consideradas como principios que reflejan aproximadamente estas leyes de la naturaleza.

Por ejemplo, para considerar que las leyes de Kepler se cumplan con rigor debemos de suponer que solo existen el Sol y el planeta considerado. Si tenemos en cuenta la influencia de otros planetas podemos considerar que estas leyes son solo aproximaciones (esta idea la desarrollo más adelante). Pero es verdad que las leyes se aproximan mucho al comportamiento de los objetos por lo que podemos decir que reflejan de algún modo, aunque sea solo por aproximación, algún rasgo más profundo del mundo.

Leyes cotidianas y leyes científicas.

Una ley científica debe ser objetiva en el sentido de que no dependa del ser humano que se cumpla o no.

En nuestro lenguaje común cuando decimos que algo es una ley es que se cumple siempre. Pero este siempre de nuestro quehacer diario no es el mismo que el siempre de una ley científica. El siempre cotidiano se refiere a una regularidad, pero no a una regularidad sin excepciones. Las regularidades cotidianas pueden cambiar si actúan factores exteriores.

Por ejemplo: Imagina que hay en tu barrio una farmacia que está abierta veinticuatro horas los trescientos sesenta y cinco días del año, es decir, siempre. Vaya a la hora que vaya, vaya el día que vaya, ya sea nochebuena o nochevieja, siempre está abierta, lleva siendo así durante los últimos veinte años.

¿Podría decir que “la farmacia está siempre abierta” es una ley? Parece que no, pues puede ser que un día todos los empleados caigan enfermos, se declare una guerra o entremos en una de las crisis económicas más duras de la historia y el negocio tenga que cerrar.

Parece un ejemplo absurdo, pero nos sirve para remarcar qué queremos decir con siempre cuando hablamos de una ley científica. En el ejemplo de la farmacia hay factores externos, quizá poco probables, que pueden hacer que esta regularidad no se cumpla.

Por el contrario, un rasgo de una ley científica es que debe ser objetiva en el sentido de que no dependa del ser humano que se cumpla o no (se pondrá esta afirmación en entredicho más adelante). Así, la tercera ley de Kepler se cumpliría tanto si los mamíferos hubieran evolucionado como si no, o si hubiera o no hubiera existido Kepler. Claro que, en estos casos, no tendría nombre o tendría un nombre distinto. Desde este punto de vista se puede considerar esta ley como un reflejo parcial o aproximado (ahora hablamos de esto) de una regularidad sin excepciones, es decir, los planetas siempre se comportan de este modo, y presumiblemente siempre lo han hecho, y mientras haya planetas, siempre lo harán.

Por tanto, las leyes científicas debe ser regularidades sin excepciones. Esto no quiere decir que todas las regularidades sin excepciones sean leyes científicas.

Por ejemplo: afirmar que no existe una novela de diez mil páginas es una regularidad sin excepciones ya que todas las novelas escritas hasta ahora tienen menos de diez mil páginas. Pero esto no se puede considerar una ley científica ya que un ser humano (u ordenador suficientemente avanzado) con mucho tiempo libre y mucha imaginación se puede proponer escribir una novela con más de diez mil páginas (otras cosa sería el número de ejemplares que vendería).

Entonces, ¿qué tienen de especial las regularidades sin excepciones de las leyes científicas?

La ley científica como un reflejo parcial.

¿Por qué he dicho antes que la ley de Kepler es un reflejo parcial? Porque realmente para que se cumpla siempre, sin excepciones, debemos tener en cuenta situaciones ideales como que el planeta considerado no se viera influido por otras fuerzas como la atracción gravitatoria de otros cuerpos del sistema solar. Al igual que una afirmación en la vida cotidiana depende del contexto, también las leyes científicas están sujetas a condicionantes y, por tanto, al contexto.

Como ejemplo cotidiano podemos indicar el siguiente: podemos considerar a un alumno generoso porque ayuda siempre a su compañero a hacer los ejercicios en el aula pero no diremos lo mismo si lo hace el día del examen.

Del mismo modo, la ley de Kepler se cumplirá sin excepciones siempre y cuando tengamos en cuenta el condicionante de que no haya más interacción que el planeta considerado y el Sol. Si esto se cumple entonces le ley de Kepler se cumple sin excepciones. Pero el considerar que una ley científica depende del contexto nos lleva una contradicción. Si he indicado antes que una ley científica se puede considerar como un reflejo parcial de propiedades objetivas del mundo, es decir, propiedades que son independientes del los humanos, pero, al parecer, tenemos que recurrir a condiciones que dependen del contexto y la verdad o falsedad de los condicionantes depende de los humanos, ¿no socava la aparente objetividad de las leyes científicas?

Cuantos menos condicionantes (cuanto menos dependa del contexto) tenga una ley científica más universal será. Así, la ley de gravitación universal de Newton depende tan solo de que dos cuerpos tengan masa (aunque hoy sabemos que lo que realmente gravita es la energía).

Resumiendo: las leyes científicas dependen de condicionantes pero eliminando éstos deben tener una regularidad sin excepciones aunque cambien los factores exteriores. Deben ser universales y ser predictivas.

Relación entre ley y teoría.

Una teoría explica por qué una ley se cumple.

Veamos la relación que existe entre las leyes y las teorías. Como hemos definido en un post anterior, la teoría científica es un marco de trabajo conceptual mientras que una ley es una regularidad entre hechos. La relación que existe entre ambas es que una teoría explica por qué una ley se cumple. Ciencia Kanija en “Teoría, ley y hechos en ciencia” lo ejemplifica de la siguiente manera (copio literal):

La Ley de Boyle (V = kT/P) relaciona tres hechos sobre un gas – Volumen, Temperatura, y Presión – y es familiar a todos los buceadores SCUBA. La Teoría Cinética de los Gases (Maxwell y Boltzmann) no sólo explica por qué la Ley de Boyle es aproximadamente cierta, sino también por qué y cuándo es demostrablemente falsa.

La Ley de las Proporciones Fijas afirma que los elementos químicos se combinan entre sí en proporciones enteras fijas por peso. Está basada en hechos como: el dióxido de carbono consta de 3 partes de carbono y 8 partes de oxígeno. La Teoría Atómica de la Materia (Dalton) intentó explicar por qué esto es cierto. La Teoría Mecánico Cuántica de la Estructura Atómica (Bohr, Heisenberg, Pauli, Pauling, et al) explica por qué esto es sólo aproximadamente cierto y cuándo es demostrablemente falso.

La Ley de Hubble afirma que la velocidad a la que una galaxia distante se aleja de la Tierra es directamente proporcional a su distancia a la Tierra. Está basada en ciertos hechos, incluyendo los desplazamientos al rojo en el análisis espectrográfico de la luz de cierto tipo de estrellas. LaTeoría del Big Bang (Friedmann, LeMaitre, Gamov, et al), basada en laTeoría de la Relatividad General (Einstein), explica por qué la Ley de Hubble es aproximadamente cierta.

Bueno, no me quiero extender más. Otra larga y compleja historia sería contar cómo se llega a establecer una ley científica. Pero, como he dicho, es larga y compleja y mejor dejarlo para otro momento.

Como siempre, en esta colección de posts, os dejo un esquema de lo dicho:

leyes científicas Cosas que habría que saber antes de estudiar ciencia (IV): Las leyes científicas.

Fuentes consultadas:

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

www.cienciakanija.com

http://zientziakultura.com/

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2 comentarios »

  1. [...] esta serie de posts sobre “Cosas que habría que saber antes de estudiar ciencia” merece la pena retomar el tema de la verdad científica. Si el primer post sobre este tema [...]

  2. [...] ley: aumenta la presión, aumenta la temperatura, por ejemplo) que siempre se cumple (ver “Las leyes científicas“). Pero estos datos representados por puntos rojos también se pueden explicar si suponemos [...]

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