Metodología de la ciencia moderna

Metodología de la ciencia moderna
Prof. Dr. José Manuel Perea Muñoz
[email protected]
Departamento de Producción Animal
Ciencia
• Conocimiento
• Razón
• Experimentación
• Método
Ciencia y conocimiento
Toda ciencia supone conocimiento, pero no al revés.
La opinión no tiene por qué ser veraz.
La fe no es evidencia general.
El arte busca la estética y la ciencia la verdad.
Ciencia y conocimiento
Conjunto ordenado de conocimientos verdaderos y
ciertos, siempre demostrables.
La ciencia busca LA VERDAD
Ciencia y razón
Verdad Formal: Conformidad
pensamiento consigo mismo
Tolomeo
Aristóteles
del
Ciencia y razón
- La ciencia antigua utilizaba la razón para
encontrar LA VERDAD
- La “razón” fue inventada por Sófocles,
continuada por Aristóteles y mantenida en la edad
media (escolásticos, etc.).
- Un investigador debe explicar los fenómenos.
Razonamiento inductivo
• Obtener conclusiones generales a partir de
premisas que contienen datos particulares.
Premisas: es igual
Cisne 1
Cisne 2
Cisne 3
Conclusión: todos los cisnes son blancos
Razonamiento inductivo
• Obtener conclusiones generales a partir de
premisas que contienen datos particulares.
• Se generaliza para todos los elementos de un
conjunto la propiedad observada en un número
finito de casos.
Razonamiento inductivo COMPLETO
• La conclusión no aporta más información que
la dada en las premisas.
• Por ejemplo:
– En el zoológico de Córdoba hay 3 cisnes:
• El cisne 1 es blanco
• El cisne 2 es blanco
• El cisne 3 es blanco
– Por lo tanto, todos los cisnes del zoológico de
Córdoba son blancos
Razonamiento inductivo INCOMPLETO
• La conclusión supera la información de las
premisas.
• La verdad de las premisas no garantiza la
verdad de la conclusión.
• P. E.: En el zoológico de Córdoba hay 3 cisnes:
• El cisne 1 es blanco
• El cisne 2 es blanco
• El cisne 3 es blanco
– Por lo tanto, todos los cisnes son blancos
Los cánones de Mill
• John S. Mill propuso cinco métodos de
razonamiento inductivo:
– Concordancia
– Diferencia
– Concordancia y diferencia
– Residuos
– Variaciones concomitantes
Concordancia
• Si se encuentra una única variable en común
entre los casos observados, esa variable es la
causa del fenómeno.
• P.E. Todas las aves que vuelan tienen alas
desarrolladas. Luego, para volar hay que tener
alas desarrolladas.
Diferencia
• Si una variable es la que distingue un caso del
resto de observaciones, y el fenómeno se da en
ese caso, entonces esa variable es la causa del
fenómeno.
• P.E. Sólo se curan los animales no vacunados.
Luego, la vacuna es la causa de la curación.
Concordancia y diferencia
• El método de la concordancia se verifica con el
método de la diferencia.
• P.E. Todos los animales que han sido
inoculados se mueren. Aunque si los animales se
vacunan no se mueren, luego la vacuna es la
causa de la curación contra esa enfermedad.
Residuos
• Se eliminan progresivamente circunstancias y
se observa si el fenómeno persiste.
• P.E. Algunas explotaciones son rentables. Las
explotaciones bovinas son más rentables que las
demás. Las explotaciones lecheras son más
rentables que las demás. Las explotaciones
frisonas son más rentables que las demás.
Luego, las explotaciones más rentables son las
bovinas lecheras que usan ganado frisón.
Variaciones concomitantes
• Se observan las variaciones del fenómeno y se
relacionan con otros posibles fenómenos que
varían concomitantemente. Si existe, puede ser la
causa del fenómeno.
• P.E. Observar las variaciones del nivel de
glucosa en sangre con el nivel de insulina.
Problema de la inducción
• USA está en América
• Argentina está en América
• Luego, todo lo que sea USA o Argentina, está
en América
Problema de la inducción
• Todos los cisnes observados hasta el momento
son blancos
• Luego, todos los cisnes son blancos
Problema de la inducción
¿ Cuáles son los criterios para distinguir un
buen razonamiento inductivo de uno malo?
Problema de la inducción
• Es posible que las premisas sean ciertas y que
la conclusión sea falsa.
• Acertar en la conclusión es cuestión de
probabilidades.
• Especialmente, cuando la inducción es
ampliativa
La paradoja de los cuervos
• Carl Hempel (1945)
• a es un cuervo y a es negro
– Esta observación apoya la generalización:
– Todos los cuervos son negros
– Lo que equivale a:
– Todo lo que no es negro no es un cuervo
– Por tanto, observar una esmeralda verde da apoyo
inductivo a que todos los cuervos son negros
La paradoja de Goodman
• Nelson Goodman (1955)
• ¿La esmeralda es verde o verdul?
La paradoja de Goodman
• Todas las esmeraldas observadas hasta hoy son
verdes, luego todas las esmeraldas son verdes
La paradoja de Goodman
• Las esmeraldas son verdules si, y sólo si, hasta
el año 3500 d.c. son verdes, y a partir de ese
momento son azules.
La paradoja de Goodman
•El problema consiste en explicar por qué la
evidencia debe apoyar que todas las esmeraldas
son verdes y no verdules.
Razonamiento abductivo
• Se parte de la conclusión y se buscan las
condiciones que podrían hacer a la conclusión
válida.
• Es el “razonar de detective”
Razonamiento abductivo
Razonamiento abductivo
• Al igual que la inducción, no tiene validez
lógica.
• Al igual que la inducción, no es absoluta, sino
probable.
• La abducción es correcta si:
– La regla elegida para explicar la conclusión se
confirma muchas veces, de modo que la
probabilidad de error es muy pequeña
– No existen otras reglas que expliquen tan bien o
mejor que la regla elegida
Navaja de Ockham
• Guillermo de Ockham (siglo XIV)
• Principio de parsimonia.
• Cuando dos teorías en igualdad de condiciones
tienen las mismas consecuencias, la teoría más
simple tiene más probabilidades de ser correcta
Navaja de Ockham
• Conclusión: Un rayo ha abatido el árbol
•Pruebas:
Navaja de Ockham
• Hipótesis alternativa:
Razonamiento deductivo
• La conclusión sigue necesariamente a las
premisas.
• Por ejemplo:
– Siempre que llueve el suelo se moja
• Está lloviendo
• Luego, el suelo está mojado
Si le damos la vuelta…
• El suelo está mojado
• ¿Podemos afirmar que ayer llovió?
• ¿Qué es lo más verosímil?
Ciencia y experimentación
Tolomeo
Aristóteles
Verdad Material: Conformidad del
pensamiento con lo que la experiencia
indica
Galileo
Ciencia y experimentación
Experimentación es una operación
analítica práctica encaminada al
descubrimiento de una verdad. Es
una “prueba” que el científico
desarrolla
para
resolver
una
hipótesis.
El método científico
• Buscar una hipótesis.
• Buscar una unidad de medida para el fenómeno.
• Buscar un experimento que confirme o rechace la
hipótesis.
Ciencia y experimentación
La experimentación se basa en la relación causa –
efecto:
concordancia,
diferencia,
variaciones
concomitantes y residuos.
El experimento proporciona los datos, las pruebas
que demuestran o rechazan las hipótesis.
Para que un experimento sea válido debe cumplir una
serie de premisas metodológicas.
El nacimiento de la ciencia moderna: el problema del método
Tolomeo
Aristóteles
Descartes
Galileo
El nacimiento de la ciencia moderna: el problema del método
Verdad formal
LA VERDAD
Verdad material
LA VERDAD
El nacimiento de la ciencia moderna: el problema del método
Verdad formal
+
Verdad material
=
LA VERDAD
El nacimiento de la ciencia moderna: el problema del método
•Bacon (empirismo)
– Acumular datos empíricos.
– Las verdades surgirían por sí mismas, sin
detenerse a teorizar.
– Más importante la observación que la explicación.
El nacimiento de la ciencia moderna: el problema del método
•Descastes (el discurso del Método)
– La razón interpreta las observaciones.
– La razón garantiza la verdad.
Ciencia y método
Método científico: Observar hechos significativos, sentar
hipótesis que los expliquen, y deducir consecuencias
demostrables por observación reiterada.
La ciencia establece una serie de premisas que se apoyan
unas en otras, desde las más particulares a las más
generales (leyes universales)
Ciencia moderna
Verdad formal + Verdad material = Verdad científica
Un investigador debe demostrar y explicar los fenómenos
Ciencia moderna
Conjunto ordenado de conocimientos verdaderos y
ciertos, siempre demostrables.
La ciencia busca LA VERDAD
Ciencia moderna
No todos los conocimientos científicos pueden ser
experimentados
Tolomeo
Aristóteles
Descartes
Galileo
Darwin
Ciencia moderna
Los conocimientos científicos también pueden
proceder de la observación
Verdad formal
+
Verdad material
=
LA VERDAD
Ciencia moderna
La ciencia tiene que
aparentemente verdadero
conformarse
con
Verdad formal
+
=
Verdad
material
aparente
Verdad
material
LAVerosímil
VERDAD
lo
Etapas de la ciencia
1. Observación de los hechos
2. Construcción de hipótesis
3. Experimentación – Observación
4. Explicación de los hechos y formulación de una
nueva hipótesis
5. Predicción y modelización
1. Observación
• Inevitablemente, hay que delimitar el problema a
resolver.
• El problema a resolver surge de la observación
del fenómeno.
2. Elaboración de una hipótesis
• Se teoriza una explicación al fenómeno
observado.
3. Deducción
• Se extraen las consecuencias que se derivan del
hecho de que la hipótesis sea verdadera.
4. Experimentación
• Se montan las condiciones necesarias para medir
las consecuencias deducidas.
• El experimento prueba la verdad de la hipótesis.
La crisis de la ciencia
¿ El experimento prueba la hipótesis?
La falacia del consecuente
La falacia del consecuente
• Popper (la falsación)
– El experimento es una falsa inducción.
– El experimento sólo puede rechazar la hipótesis.
– Esto no invalida el método científico, pero si lo hace
relativo.
El pavo de Russel
• B. Russel
120
100
80
60
40
20
0
1
51
101
151
201
251
301
351
401
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501
551
El pavo de Russel
Día de acción de gracias
120
100
80
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El pavo de Russel
• Para el pavo, era altamente improbable que no le
dieran alimento el día 595.
• Pero el pavo desconocía la verdadera razón de su
alimentación.
El pavo de Russel
Sabemos lo que sabemos, pero no sabemos cuánto
desconocemos
No sabemos el impacto de lo desconocido (aunque
sea altamente improbable)
La crisis de la ciencia
La estética de lo aleatorio
• El método se basa en probabilidades aleatorias.
El incremento de la disminución
• La mayoría de las observaciones giran entorno al
promedio.
• La probabilidad de una desviación va
disminuyendo a medida que nos alejamos del
promedio.
El incremento de la disminución
• P.E. La variable “altura”:
– Altura media es de 1,67 metros
– 10 cm más que la altura media tiene una probabilidad
de 6,3
– 20 cm más, 1 / 44
– 30 cm más, 1 / 740
– 40 cm más, 1 / 32.000
– 50 cm más, 1 / 3.500.000
– 90 cm más, 1 / 8.900.000.000.000.000.000
El incremento de la disminución
•P.E. La variable “riqueza”:
– Personas con un patrimonio neto superior a 1 millón
de €: 1 / 62,5
– Superior a 2 m/€: 1 / 250
– Superior a 4 m/€: 1 / 1.000
– Superior a 8 m/€: 1 / 4.000
• Aquí la velocidad de disminución es constante
Si la riqueza fuera gaussiana…
-Personas con un patrimonio superior a 1 millón
de euros: 1 / 63
- Superior a 2 m/€: 1 / 127.000
- Superior a 3 m/€: 1 / 14.000.000.000
- Superior a 4 m/€: 1 / 886.000.000.000.000.000
La desigualdad
• En el esquema de Gauss, la desigualdad
disminuye a medida que las desviaciones son
mayores al promedio.
• En la vida real, qué es más probable:
– Elegir dos personas que ganen al año 500.000 €
– Elegir una que gane 50.000 € y otra 950.000 €
Ciencia y conocimiento
Conjunto ordenado de conocimientos verdaderos y
ciertos, siempre demostrables.
La ciencia busca LA VERDAD
Ciencia y conocimiento
Conjunto de proposiciones evidentes y ciertas,
necesarias
y
universales,
sistemáticamente
organizadas, deducidas mediata o inmediatamente de
los elementos esenciales constitutivos del objeto y
que dan razón intrínseca a sus propiedades.
La ciencia sólo encuentra LO VEROSIMIL
Escepticismo empírico
• Escepticismo empírico (N.N. Taleb)
• El impacto de lo altamente improbable
Bibliografía
• Di Troccio, F. Las mentiras de la ciencia. Alianza
Editorial.
• Hawking, S.W. Historial del tiempo. Editorial crítica.
• Popper. La Lógica de la investigación científica.
Editoial Tecnos.
• Taleb, N.N. El cisne negro. Editorial Paidós