b) Las teorías en las Ciencias Naturales

La construcción de las teorías en las Ciencias Naturales es un proceso que establece la distinción clara entre el observador (científico) y el fenómeno observado. El científico en las Ciencias Naturales discrimina claramente su objeto de estudio delimitándolo a partir de la clasificación de hechos o fenómenos que presentan características comunes.

La observación constituye un proceso constante y determinante para ir señalando una parte de la realidad que tiene que ser estudiada. Los hechos naturales, al estar en las coordenadas del espacio y del tiempo, pueden ser observados de manera constante, pues su repetición y la presencia de relaciones constantes posibilita una clara determinación de qué y cómo se quiere conocer al objeto.

Al observar los hechos el científico construye, con categorías definidas y claras, las hipótesis pertinentes que afirmen las condiciones y conexiones en que se observa al fenómeno. La hipótesis es un punto de partida que se construye racionalmente a partir de las observaciones, la cual debe ser verificada para saber si el objeto cumple con la condición señalada o enunciada en ella.

La construcción de hipótesis es la condición para la construcción de teorías que parte de supuestos básicos. El supuesto del que parte un científico de la naturaleza es el de la existencia objetiva del universo de modo independiente, sea o no conocido esto.

La observación de hechos naturales independientes hace posible que el científico no sólo determine las características y propiedades de los fenómenos en la naturaleza, sino también las relaciones de dependencia entre los fenómenos o bien sus relaciones internas; la observación es la que determina, en una primera aproximación, las relaciones constantes e invariables de los hechos naturales.

Las teorías en las Ciencias Naturales parten, por lo tanto, de un principio de orden y coherencia al hacer una primera clasificación de los hechos que se expresan en leyes empíricas.

La clasificación de los hechos y el principio racional ordenado de los mismos recurre al método, entendido éste como el esfuerzo sistemático que hace posible llegar al conocimiento sobre la naturaleza con márgenes mínimos de error. El método es el instrumento que organiza la búsqueda de hipótesis para llegar a la formulación de leyes empíricas, partiendo de interrogantes o problemas específicos sobre lo observado.

Las hipótesis postuladas deben ser no sólo correctas, estructuradas lógicamente, sino también verificadas con relación a los hechos a partir de la experimentación controlada.

La construcción de una teoría en las Ciencias Naturales no sólo se estructura por leyes empíricas. Para constituirse como teorías, necesitan pasar por un proceso de reflexión sistemático, establecer los nexos entre las leyes empíricas para postular leyes generales que hacen de una teoría natural un sistema explicativo y predictivo.

El esfuerzo de construcción de teorías en las Ciencias Naturales es también una búsqueda constante de las explicaciones y relaciones del cosmos.

La realidad natural dividida en macrocosmos y microcosmos hace que las teorías científicas tengan, dependiendo del campo que expliquen, presupuestos diferentes, pero no excluyen sus elementos esenciales, categorías, leyes y su fuerza deductiva.

Con la explicación y predicción de un mundo observable y experimental referido al objetivo, en el espacio y en el tiempo, del macrocosmos, las teorías quedan subsumidas por el principio de determinación, es decir, los fenómenos se explican y predican por principios de causalidad o leyes causales que afirman que, dada una situación x, llamada causa, se presenta de modo necesario una situación y denominada efecto.

El determinismo afirma, por lo tanto, que los hechos naturales del macrocosmos están interactuando bajo leyes específicas de carácter mecánico (ejemplo: concepción newtoniana del mundo), es decir, que la explicación de un hecho depende de una ley de carácter necesario que lo afirma en su causa y efecto.

Los hechos de la naturaleza que pertenecen al mundo y no son observables de modo simple se denominan microcosmos, el cual no se rige por leyes de carácter causal; las interrelaciones de elementos como átomos y sus partes (electrones, neutrones) sólo pueden ser explicadas por teorías que queden subsumidas por el principio de indeterminación o incertidumbre que se enuncia en leyes de carácter probabilístico; la relación causal es sustituida por una relación de probabilidad y por ello las teorías deben suponer la de una teoría de la probabilidad.

Así las teorías científicas referidas a hechos de la naturaleza se estructuran como sistemas hipotético-deductivos con la finalidad de explicar y predecir los fenómenos.

Cabe señalar, sin embargo, que las teorías en Ciencias Naturales y las teorías en Ciencias Sociales mantienen diferencias no sólo en cuanto al sistema o ámbito de la realidad al que se refieren, sino que la demarcación de su objetivo de estudio implica divergencia en la metodología que emplean y los criterios de validación de sus postulados, que de acuerdo con los propios objetivos y necesidades, determinan sus técnicas de comprobación.

Con relación a los sistemas o parcelas de la realidad debidamente delimitados como objeto de estudio es evidente que las teorías en las Ciencias Naturales referirán aquel sector de la realidad en el que los fenómenos suceden de manera espontánea, e irrepetible (la naturaleza) y las teorías en las Ciencias Sociales referirán aquellos fenómenos que acontecen en la realidad como producto de la acción humana (o propio) en el mundo.

Por otro lado, en las teorías de las Ciencias Sociales se evidencian más claramente los intereses (políticos, sociales, culturales, económicos) que determinan la elección del ámbito a investigar a partir de la significación que adquiere, en tanto que objeto de estudio, en un contexto histórico y culturalmente determinado. El nivel de comprensión que se pretende a partir de estas teorías implica la tarea de significar el objeto de estudio (o darle sentido) con relación a las consecuencias futuras que genere; por lo que irremediablemente los sentimientos morales del investigador y las normas prevalecientes tanto en el contexto histórico-cultural en el que se circunscribe la investigación, y por ende la teoría, como en el contexto histórico-cultural en el que se contextualiza el objeto de estudio, forman parte de la teoría misma que no presume la universalidad en sus suposiciones con la mira de establecer la regularidad compartida más allá de los límites espacio-temporales en los que se ubica el objeto de estudio y la investigación del mismo, como suele suceder en las Ciencias Naturales. Las Ciencias Sociales no generan teorías que se expresen mediante enunciados que aluden a totalidades (o generalizaciones universales) sino que solamente aluden a ciertas fases abstractas (parcializadas) de la vida humana.

Inevitablemente el investigador en Ciencias Sociales hace una valoración de los hechos que estudia a partir de juicios de valor provenientes de sus ideas y normas, más exactamente, de las ideas y normas que constituyen la base moral de su tiempo; diríamos que, en cierta medida, las suposiciones que constituyen las teorías en Ciencias Sociales incorporan la biografía del propio investigador y “revelan” cuestiones profundamente humanas que trascienden época y lugar en que se produjeron. Es por ello que para comprender cualquier teoría en Ciencias Sociales precisamos conocer el asunto sobre el cual se habla y las condiciones históricas a las que se aplica dicha teoría, además del contexto histórico cultural en que se construyó.

Respecto de la metodología que emplean las Ciencias Sociales en la construcción de sus teorías juegan un papel importantísimo no sólo los materiales y testimonios documentales que en un momento dado son la fuente de información inmediata para el investigador, sino también las conjeturas que le permitan suplir carencias de material o una superabundante provisión de datos; las conjeturas posibilitan establecer conexiones que no son evidentes o, bien, escoger lo significativo con relación a los propósitos de la investigación. Lo que implica: a) una indagación del origen y destino de los datos que se remite a la confiabilidad y autenticidad de las fuentes de información; b) un examen del lenguaje que sugiere el sentido que tienen las suposiciones contenidas en las fuentes, el propósito y contexto social de las mismas (o significación de las fuentes); c) con base en elementos de juicio probable es posible deducir información alguna a partir de los testimonios para determinar qué es lo que afirman, cuál es la explicación adecuada y cuáles son las conexiones sistemáticas entre las diferentes afirmaciones cuya verdad se ha establecido y en función de las cuales logramos comprender el ámbito referido.

“Para identificar un lenguaje propio a un contexto histórico-cultural determinado y descubrir su sentido, es necesario identificar y analizar un número suficiente de términos para conocer el sentido y estructura de la lengua y reconocer los elementos no identificados para extender a ellos las hipótesis concernientes a dicha lengua”.⁸

Los criterios empleados para determinar la validez de las teorías en las Ciencias Sociales no dependerán, como en las Ciencias Naturales, de su correspondencia con hechos físicamente existentes u observables que en un momento dado pudieran corroborar lo que afirman las teorías; las suposiciones se aceptan como verdaderas si no contradicen al corpus verificable de ser llamado ciencia. Es decir, si dichas teorías son compatibles con el marco epistémico y se sustentan en la identidad y competencia de los autores considerados, las condiciones en las que se generó la teoría y los motivos que propiciaron su producción posibilitan la deducción de consecuencias con ayuda de la Lógica y otras suposiciones materiales que puedan verificarse empíricamente con probabilidad.

Pero como el género humano vive en un mundo común y su naturaleza tiene elementos comunes, sus elecciones y juicios coincidirán en la medida de su cultura y su reconocimiento con esa naturaleza común. Y son elementos importantísimos, en cuanto principios de la ciencia, el mundo uno y el mismo para todos (o unidad y comunidad de lo real) y la disposición al conocimiento de ese cosmos posibilita por estructuras cognoscitivas propias a una especie que coincide en sus percepciones (o unidad y comunidad de la razón).

⁸ WARTOFSKY W., Max. Introducción a la Filosofía de la Ciencia. Alianza, Madrid, 1978.

A continuación te presentamos de manera sintética en que consisten las Teorías en las Ciencias Sociales y en las Ciencias Naturales.

a) Las teorías en las Ciencias Sociales, asumen el hecho particular de que estudian el elemento constitutivo de la totalidad en la que guarda múltiples relaciones con otros sucesos.

Las leyes que constituyen a las teorías en las Ciencias Sociales no expresan la regularidad o invariancia de los hechos que refieren, y tienen como propósito fundamental comprender la realidad,

Dicha comprensión involucra las determinaciones histórico-culturales que condicionan el sentido que el científico social da a su objetivo de estudio, razón por la cual los juicios de valor quedan circunscritos al contexto histórico-cultural que los motiva.

Otra característica importante es que los criterios de validación de estas teorías se fundan en el origen y destino de las fuentes de información (su autenticidad), la frecuencia o probabilidad de las suposiciones contenidas en las fuentes del lenguaje y biografía del científico que sugiere el sentido de las suposiciones y los testimonios en que se fundan.

b) Las teorías en las Ciencias Naturales, establecen la invariancia entre los fenómenos constitutivos del sistema relativamente autónomo que explican, suponen la existencia de cierta regularidad en el comportamiento del sistema que hace posible la predicción basada en el principio de causalidad. Por lo que su principal criterio de validez para estas teorías se funda en la experimentación y en su capacidad predictiva demostrada por vía de la deducibilidad.

Ambos tipos de teorías asumen como principios para la validez de sus teorías a la unidad, comunidad de lo real, la unidad y comunidad de la razón.

De acuerdo a las características y tipos de teorías en las Ciencias Naturales y en las Ciencias Sociales. A continuación mencionamos algunas ciencias que han teorizado respecto al ser humano, y, al efecto, indica lo siguiente en el cuadro que se te presenta:

a) Señala el aspecto que cada una de ellas ha tratado en su campo de conocimiento.

b) Señala alguna de las categorías incluida en las suposiciones que afirman.

1.2.2 TEORÍAS FENOMENOLÓGICAS Y TEORÍAS REPRESENTACIONALES

Teorías Fenomenológicas

Las teorías se distinguen, según la concepción descriptivista, a partir de las categorías que emplean las teorías, cuya principal cualidad es la de ser traducible, sin pérdida de contenido significativo, esto es, a enunciados acerca de sucesos, cosas, propiedades y relaciones observables.

La concepción descriptivista afirma que las ciencias no explican a la realidad sino que la describen, por ende las teorías científicas tienen esta función, de tal manera que se expresan mediante enunciados cuyas categorías siempre refieren algo observable tomando la experiencia ordinaria como punto de partida de sus análisis, por lo que evitan la postulación de cosas inaccesibles a la observación.

No debemos olvidar, sin embargo, que las impresiones o experiencias sensoriales no se registran mecánicamente como la materia prima a partir de la cual se ejercita la reflexión, por el contrario la experiencia sensorial supone el ejercicio de interpretación y reconocimiento basado en creencias e inferencias tácitas que condicionan y posibilitan la percepción de cualidades sensoriales captadas directamente a través de los órganos sensoriales. De tal suerte que la traducibilidad a elementos observacionales es más compleja de lo que supone la concepción descriptivista.

El sujeto percibe sensorialmente a la realidad a partir de concepciones previas al registro de cualidades observables; estas cualidades captan cierta intención y bajo una interpretación histórico-culturalmente determinada. Observar no es imprimir los datos sensoriales en el pensamiento como si éste fuese una hoja en blanco: la observación involucra no sólo a los órganos sensoriales sino también a las concepciones, creencias, etc., a partir de las cuales significa y cobra sentido lo que observamos.

Caracterizadas de esa manera las teorías fenomenológicas se expresan mediante enunciados que aluden a hechos observables o físicamente existentes sin restringir la actividad del sujeto a reflejar de manera “económica” a la realidad. Las categorías que se incluyen en las suposiciones de las teorías fenomenológicas refieren hechos físicamente existentes u observables.

La percepción de las cualidades observables de los fenómenos no involucra exclusivamente a los órganos sensoriales, sino también las concepciones y creencias que constituyen el marco epistémico que condiciona dicha percepción. Por lo que la descripción que hacen las teorías fenomenológicas tiene implicaciones ideológicas contextualizadas histórico-culturalmente.

Teorías Representacionales

En cuanto a las teorías representacionales encontramos que no sólo se distinguen por las características de sus categorías sino también por el tipo de relación que guardan con sistemas referidos por otras teorías, para mostrarse más accesibles al entendimiento. Si para la construcción de alguna teoría relativa a un sistema (A) se recurre a otro sistema (B) cuyos elementos poseen ciertas propiedades ya familiares que facilitan la comprensión del sistema (A) al que se refiere la teoría, el sistema (B) al que recurre la teoría funge como modelo para referir a elementos que corresponden al campo de explicación de la teoría, en razón de que tienen propiedades similares a los elementos del modelo, aunque pertenezcan a un sistema distinto de (B).

Las teorías que emplean este recurso establecen relaciones de analogía entre el sistema que refieren y otro que le sirve para remitir su explicación a lo que es familiar en la experiencia del sujeto.

Por ejemplo, al descubrir a los pandas gigantes se iniciaron investigaciones científicas que posibilitaron la comprensión de sus hábitos, su clasificación en el reino animal, comportamiento, condiciones de reproducción, etc. Tiempo después los resultados de esas investigaciones dieron a conocer que son una especie única de la que no se tenía noción alguna que sirviera de antecedente a cualquier suposición formulada, por lo que se recurrió a la información que se tenía respecto de los osos (especie en la que inicialmente se ubicó a los pandas gigantes) para establecer ciertas semejanzas que permitirán conocer la especie de los pandas a partir de las propiedades de los osos que , se observó, “compartían” ambas especies.

A este tipo de analogías se les llama analogías sustantivas, que presentan un conjunto de elementos más o menos visualizables que se encuentran en sistemas distintos, los cuales es posible relacionar por la familiaridad que se tenga con alguno de ellos para comprender al otro; de tal suerte que la teoría-modelo es valiosa al sugerir maneras de extender a otros ámbitos la teoría implicada en él; también puede sugerir las reglas de correspondencia que permiten asociar sus términos fundamentales como nociones experimentales.

Sin embargo, no siempre la analogía se establece entre elementos observables: suele ocurrir que una teoría (y no el sistema que refiere) sirva para construir otra teoría a partir de la estructura conocida de relaciones abstractas; esto es, la “vieja teoría” resulta ser un caso especial de la “nueva”, en tanto que ésta manifiesta características continuas con ciertas suposiciones fundamentales de la “vieja teoría”. Por ejemplo, el formalismo matemático de alguna teoría sirve como modelo en la construcción de otra teoría al sugerir cuáles son los términos teóricos que pueden ser asociados a ideas fundamentales, de tal manera que la nueva teoría puede ser considerada como una extensión y una generalización de una teoría anterior con ámbito inicial más limitado. En este caso la analogía es formal entre ámbitos estructuralmente similares, donde una teoría funge como técnica de inferencia que dirige hacia las conclusiones inferidas de premisas verdaderas, a partir de reglas de correspondencia que se incorporan como premisas (o enunciados acerca de condiciones iniciales).

Los términos de alguna teoría -más precisamente su significado- desempeñan el papel de conductores de las investigaciones en la construcción de nuevas teorías, “ordenando” los materiales de observación.

Si dos sistemas distintos satisfacen las sentencias del lenguaje formal, son elementalmente equivalentes, ya que estos sistemas se interrelacionan a partir de la relación que guardan ambos con las mismas sentencias de un lenguaje formal. Y sólo aquellas teorías que proporcionan una descripción exhaustiva de la estructura de sus modelos, quedando caracterizada estructuralmente del modo más unívoco y completo posible, establecen la similaridad formal (isomorfismo) que las caracteriza como teorías.

En este caso las teorías que pretenden ser explicaciones satisfactorias y completas, suelen recurrir al modelo, aunque ello no es indispensable para determinar su status cognoscitivo.

Las teorías representacionales establecen relaciones de analogía entre el sistema al que hacen referencia y otro sistema “familiar” a partir del cual -y de lo que se conoce acerca de él- es posible comprender nuevos aspectos de la realidad. Las analogías son sustantivas cuando se establece la similaridad entre los elementos visualizables en dos

o más sistemas.

Las analogías formales se establecen entre las teorías (y no entre los ámbitos que refieren) cuya estructura es similar, donde una teoría sirve de modelo para extender y generalizar las suposiciones que dirigen la investigación de nuevos sistemas que satisfagan los axiomas de la teoría modelo.

Menciona, a manera de ejemplo, una teoría que haya servido de modelo en la construcción de otra nueva y especifica si la relación establecida es por analogía sustantiva o analogía formal.

Si tienes alguna duda, te sugerimos que revises nuevamente los conceptos de teorías fenomenológicas y representacionales; y/o en su defecto consulta a tu asesor de contenido.

TEORÍA:_______________________________________________________________

Hasta aquí podemos mencionar lo siguiente:

Recuerda que no existe una teoría o concepción única acerca de la realidad, debido a la delimitación del sistema que se pretende explicar, aunque también suele suceder que para explicar un sistema se proponen varias teorías dependiendo el enfoque o punto de vista que se analice.

De acuerdo con el sistema que explican, las teorías se distinguen en teorías en las Ciencias Sociales y teorías en las Ciencias Naturales, con relación a las categorías que emplean, las teorías se caracterizan en teorías fenomenológicas y teorías representacionales.

A continuación te presentamos una breve descripción de cada una de ellas:

a) Teorías en las Ciencias Sociales, el científico social crea una teoría de los hechos sociales para describirlos, explicarlos y comprenderlos.

b) Teorías en las Ciencias Naturales, es un proceso que establece la distinción clara

entre el observador y el fenómeno observado. El científico discrimina claramente su

objeto de estudio delimitándolo a partir de los hechos o fenómenos comunes.

c) Las teorías fenomenológicas, refieren hechos físicamente existentes u observables.

d) Las teorías representacionales, establecen relaciones de analogía entre el sistema al

que hacen referencia y otro sistema “familiar” a partir de lo que se conoce, así como

sus características propias de él mismo.

En este tema también revisamos que la observación constituye un proceso constante y determinante para estudiar la realidad natural, de acuerdo a la clasificación de los hechos y el principio racional ordenado, entendido éste como el esfuerzo sistemático que hace posible llegar al conocimiento sobre la naturaleza con márgenes mínimos de error.

Recuerda que las Ciencias Sociales no generan teorías que se expresan mediante enunciados que aluden a ciertas fases abstractas de la vida humana.

1.3 FUNCIÓN DE LAS TEORÍAS

Durante el desarrollo de los temas que integran este capítulo habrás identificado los elementos constitutivos de las teorías, que justifican, en cierto sentido, la utilidad o función que desempeñan en el proceso de construcción de conocimiento; sin embargo, es importante reconocer que, de acuerdo con el tipo de teorías de que se trate, serán preponderantes la función que tenga en el proceso de construcción del conocimiento, el papel que desempeñe en un campo de conocimiento específico y la aportación que genere a la humanidad un contexto histórico-culturalmente determinado.

Así encontramos que existe una estrecha correspondencia entre los tipos y funciones de las teorías, que permiten caracterizarlas genéricamente como herramientas intelectuales útiles en la construcción de conocimientos, que dirigen la investigación científica y cuya aplicación (concebida o no en el momento de su formulación) es más fecunda en la medida de los usos que tenga, en el sector productivo, en el bienestar social -por ejemplo-, y que “garantice” su futuro.

Y aunque también hay modas en la ciencia que determinan el auge de unas teorías respecto de otras, las teorías son principales conductores efectivos para el desarrollo de las investigaciones científicas (naturales y/o humanas y sociales) porque ofrecen métodos de análisis y representaciones que posibilitan inferencias cada vez más precisas y detalladas, es decir, son fecundas y valiosas por ello y no por preferencias personales.

Para que las teorías satisfagan sus funciones, propias de algún modo, deben vincularse con la realidad y apoyarse en la Lógica para legitimar su estructura y establecer conexiones sistemáticas entre sus elementos y la realidad.

Mediante estos criterios suelen identificarse como las funciones más representativas de las teorías: las explicativas, las predictivas y las retrodictivas. Caractericemos cada una de ellas.

Función explicativa. Describen ciertos objetos, propiedades y relaciones de fenómenos cualitativamente dispares correspondientes a sistemas o ámbitos específicos de la realidad, la disparidad se diluye y parecen semejantes cuando se los enuncia formalmente para extraer conclusiones a partir de las reglas del razonamiento e identificar observacionalmente comportamientos, características, etc., de los elementos integrantes del sistema.

En sentido estricto las teorías descriptivas, que generalmente constituyen el cuerpo de conocimientos científicos en las Ciencias Naturales, refieren hechos existentes u observables supuestamente ordenados conforme a leyes inherentes que gobiernan su comportamiento y relaciones en el universo o dominio del sistema.

Función predictiva. Se refiere a la capacidad que ciertas teorías tienen para suministrar sugerencias para la construcción de nuevas teorías, sea que las suposiciones que afirman sugieran nuevos problemas que desarrollen la investigación en áreas inexploradas hasta entonces o sea que sirvan de modelo a otras teorías. Igualmente si a partir de afirmaciones universales posibilitan la deducción de predicciones singulares: pudiendo inferir el efecto a partir de las condiciones iniciales (o causa) mediante relaciones intrínsecas a la estructura de la teoría susceptible de traducirse al lenguaje formal para observar su similaridad o analogía formal con el o los sistemas a los que se hace extensiva dicha teoría.

De hecho la fecundidad de las teorías se debe a su función predictiva si tomamos en cuenta que es humana y prácticamente imposible para el científico indagar todos y cada uno de los hechos particulares de un ámbito. Pero esta función la posibilita la estructura lógica de las teorías en la medida en que la coherencia entre sus postulados, la deductibilidad de generalizaciones y la similaridad (sustantiva o formal) ofrecen razones suficientes y necesarias para transcender el aquí y ahora creando modelos que no sólo describen la realidad, sino que posibilitan su transformación.

Función retrodictiva. Retoma algunos aspectos de las otras funciones ya expuestas, pues no se manifiesta en el estudio de lo dado inmediatamente en el espacio y el tiempo ni en lo físicamente existente u observable. Para conocer la realidad inmediata espaciotemporalmente o contemporánea al científico bastaría con utilizar a la teoría para describir los hechos observables (función explicativa), y en el caso que pretendiese prever el comportamiento, relaciones y propiedades futuras de sistemas similares o de un mismo sistema trascendiendo los límites espacio-temporales presentes, serían de gran utilidad teorías cuya función principal permitieran inferir los efectos a partir de enunciados generales y condiciones iniciales (o causa) sin la necesidad de analizar todos y cada uno de los hechos que caen bajo el predicado de las suposiciones (ya que además resulta imposible “agotar” el estudio del universo de sujetos a los que se aplica el predicado que postulan las teorías).

Pero si lo que pretendemos es comprender el pasado, estarán involucrados los testimonios que den fe de lo que no es posible constatar directamente por el científico sino sólo a través de la valoración y significación que a partir de su contexto históricocultural y de su biografía sea capaz de realizar. En este caso la Lógica es el instrumento metodológico que permite analizar los tipos de inferencia que realiza el científico y los elementos que fundamentan sus juicios de valor.

Función de las teorías. Existe estrecha relación entre los tipos y las funciones de las teorías, pues son útiles como herramientas intelectuales en el proceso de construcción de la ciencia. La aplicación o utilización de las teorías responde a necesidades e intereses histórico-culturales manifiestos en los “rumbos” que toman las investigaciones para que estas sean fecundadas.

Las teorías, de acuerdo con la función que desempeñan en un campo de conocimiento, se clasifican en explicativas, predictivas y retrodictivas.

Para satisfacer estas funciones las teorías legitiman lógicamente su estructura, relaciones, suposiciones, modelos y validez para ofrecer razones suficientes que justifiquen sus aportaciones a la humanidad.

A continuación te presentamos el texto “Teoría del Flogisto” de Georg Ernst Stahl, lee con atención y contesta lo que se te pide:

Teoría del Flogisto

Georg Ernst Stahl, propone que las sustancias capaces de arder lo son por contener un “principio de combustión” (flogisto), inflamable, que escapa al aíre o se traslada de una sustancia a otra durante la combustión.

Las sustancias combustibles pueden tener más o menos flogisto y, en consecuencia, arder con mayor o menor intensidad y facilidad. El carbón (el mejor combustible conocido de la época) está constituido casi totalmente por flogisto, la madera, las telas, el papel, también “contienen” bastante flogisto, mientras que sus sustancias como la arena “no lo contienen”.

El flogisto escapa durante la combustión a través de la llama. La calcinación de los metales (calentamiento de los metales) es acompañada de una fuga de flogisto mientras se transforman en cal metálica correspondiente.

Contesta lo siguiente:

1. ¿Qué características posee esta teoría?.
2. ¿Cuál es la función predominante en esta teoría?.
3. ¿Por qué esta teoría es errónea?.

1.3.1 IMPORTANCIA DE LAS TEORÍAS

Aunque pudiera inferirse la importancia de las teorías a partir de la función o utilidad que tengan, no estaría suficientemente fundamentada nuestra apreciación si no atendemos al contexto en el que se identifica dicha función y las consecuencias que hubiere ocasionado su uso con relación a los intereses y necesidades de la humanidad (no de alguna cultura y sociedad específica). Tampoco sería justa esta afirmación si no consideramos que todos y cada uno de los elementos constitutivos de las teorías definirán no sólo su tipo sino también su función.

Lo que sí reconocemos es que las teorías son uno de los instrumentos cognoscitivos que han posibilitado al género humano apropiarse del mundo de forma consciente, “ordenado” , “dividiendo”, “estructurando” o “relacionando” a la realidad conforme a esquemas técnicos que dirigen su praxis en el mundo. De tal suerte que las teorías conducen las investigaciones en la construcción del conocimiento en su sentido particular y dirigen la acción del hombre en el mundo -en su sentido general-, enriqueciendo las relaciones que establezca con las cosas (proxemia) y el significado que adquieran estas cosas por su relación con los otros (proximidad o relación entre los seres humanos, intersubjetividad). Y, por si esto fuera poco, las teorías resultan ser el antídoto más eficaz contra opiniones o concepciones dogmáticas.

Menciona y explica tres teorías importantes que han ayudado y/o aportado conocimiento al hombre, para su evolución y para su vida cotidiana. Una fuente de información, muy fructífera y accesible, la puedes encontrar en cualquiera de los textos de la colección Viajeros del Conocimiento de la editorial Pangea; éstos los encuentras en la biblioteca del Plantel, donde se ubica tu centro de estudio.

1. Teoría de :___________________________________________________________
2. Teoría de :___________________________________________________________
3. Teoría de : ___________________________________________________________

Hasta aquí podemos mencionar lo siguiente:

En este tema vimos que la estrecha relación entre los tipos y las funciones de las teorías, son útiles como herramientas intelectuales en el proceso de construcción de la ciencia.

Las teorías son instrumentos que han permitido conocer y controlar al mundo gracias sus funciones: explicativa y predictiva (en ocasiones, retrodictiva). La aplicación o utilización de las teorías responde a necesidades e intereses histórico-culturales manifiestos en los “rumbos” que toman las investigaciones para que estas sean fecundadas.

Las teorías son uno de los instrumentos cognoscitivos que han posibilitado al género humano apropiarse del mundo de forma consciente, “ordenando”, “dividiendo”, “estructurando” o “relacionando” a la realidad conforme a esquemas técnicos que dirigen su praxis en el mundo.

A continuación te presentamos el siguiente esquema, donde podrás revisar y relacionar los conceptos importantes que aparecen en este capítulo, con la finalidad de que reafirmes tus conocimientos y aprendizaje. Te recomendamos que leas el esquema de arriba hacia abajo, siguiendo cada una de las líneas según lo indiquen.

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Verifica los conocimientos que has alcanzado realizando la siguiente actividad. Te recomendamos que leas con mucha atención el texto que a continuación se presenta.

Posteriormente contesta las preguntas que aparecen, las cuales tienen por objeto dirigir la lectura del fragmento que trata sobre la Construcción de la Teoría Newtoniana de la Mecánica, Clásica, con la finalidad de que contestes de acuerdo con los contenidos desarrollados en este capítulo.

Nota: Procura que tus respuestas no sean definiciones literales, lo importante es que

hayas comprendido cuáles son los elementos y características de las teorías para

que los identifiques claramente.

1. ¿Qué función tuvieron las aportaciones de Ptolomeo, Kepler y Galileo en la construcción de la Ley de la gravitación universal?.
2. ¿Cuál es el ideal de la Física para consolidarse como el prototipo de la ciencia?.
3. ¿Qué importancia tiene la Lógica para estructurar un prototipo de ciencia?.
4. ¿A qué concepción de ley científica corresponde la Ley de la gravitación?.
5. ¿Qué factores han sustentado el status cognoscitivo de la Ley de la gravitación?.

Teoría Newtoniana de la Mecánica Clásica

Newton

Sir Isaac Newton nació el año en que murió Galileo (1642). Como Galileo, llegó a muy viejo, pues murió el año 1727.

En el corto periodo que media entre las actividades de esos dos hombres, la posición de la ciencia en el mundo había cambiado por completo. Galileo, durante toda su vida, tuvo que luchar contra los hombres tenidos por científicos, y en sus últimos años tuvo que sufrir persecución y condena por su obra. Newton, por el contrario, desde el momento en que, a la edad de dieciocho años, entró como alumno en el Trinity Colleg de Cambridge, escuchó el aplauso universal. Antes de transcurridos los dos años de conseguir su grado, el director de su colegio le describía como hombre de increíble genio. Fue aclamado por todo el mundo erudito, honrado por monarcas, y, con verdadero espíritu inglés, fue recompensado por su trabajo con un destino del Gobierno, en el que no pudo continuar su trabajo. Fue tan grande su valimiento que cuando Jorge I subió al trono, el gran Leibniz tuvo que permanecer en Hannover, porque él y Newton habían reñido.

Fue una fortuna para las épocas siguientes que las circunstancias de Newton fuesen tan plácidas. Era hombre nervioso y timorato; al mismo tiempo susceptible y enemigo de controversias. No gustaba de publicar sus trabajos, porque le exponían a la crítica, y se vio forzado a hacerlo, a instancia de amigos cariñosos. A propósito de su óptica, escribió a Leibniz: “Estaba tan acosado por las discusiones promovidas con la publicación de mi teoría de la luz, que me reproché mi propia imprudencia por abandonar una bendición tan sustancial como mi tranquilidad para correr detrás de una sombra.” Si hubiese encontrado una oposición parecida a la que tuvo enfrente Galileo, es probable que nunca hubiera publicado un renglón.

El triunfo de Newton fue el más espectacular en la historia de la ciencia. La astronomía, desde la época de los griegos, había sido a un mismo tiempo la más adelantada y la más respetada de las ciencias. Las leyes de Kepler aún eran recientes, y la tercera de ellas no era de ningún modo aceptada universalmente. Además, aparecían extrañas e inexplicables a los que se habían acostumbrado a los círculos epiciclos.

La teoría de Galileo sobre las mareas no era correcta; los movimientos de la Luna no estaban bien estudiados, y los astrónomos se condolían de la pérdida de aquella épica unidad que los cielos poseían en el sistema ptolomeico. Newton, de un solo golpe, con la Ley de la gravitación, puso orden y unidad en esta confusión. No sólo dio razón en líneas generales de los movimientos de planetas y satélites, sino también de todos los detalles conocidos hasta entonces; hasta los cometas, que no hacía mucho tiempo “presagiaban la muerte de los príncipes”, se encontraron sometidos a la ley de gravitación. El cometa de Halley fue uno de los más serviciales, y Halley fue el mejor amigo de Newton.

Los Principios, de Newton, se desenvuelven al gran estilo griego; por las tres del movimiento y la ley de gravitación explícase, en deducción puramente matemática, el conjunto del sistema solar. La obra de Newton es estatuaria y helénica, bien distinta a las mejores de nuestra propia época. La aproximación más cercana a la misma perfección clásica, entre los modernos, es la teoría de la relatividad; pero aun ésta no aspira a la misma finalidad, ya que el grado de progreso de la época actual es demasiado grande. Todo el mundo conoce la historia de la caída de la manzana. Contrariamente a lo que les sucede a muchas de estas historias, no se tiene la seguridad de que sea falsa. En todo caso, fue en el año 1665 cuando Newton pensó por primera vez en la ley de la gravitación, y en aquel año, a causa de la gran peste, pasó una temporada en el campo, posiblemente en un huerto. No publicó sus Principios hasta el año 1687: durante veintiún años se contentó con pensar sobre su teoría y perfeccionarla gradualmente. Ningún moderno se hubiera atrevido a hacer semejante cosa, ya que veintiún años es bastante para cambiar completamente el paisaje científico. Aun la obra de Einstein tiene siempre bordes mellados, dudas sin resolver, especulaciones no concluidas. No digo esto en tono de crítica. Lo digo sólo para ilustrar la diferencia entre nuestra edad y la de Newton. No aspiramos ya a la perfección, a causa del ejército de sucesores a quienes podemos apenas aventajar, y que están en todo momento dispuestos a borrar nuestras huellas.

El respeto universal otorgado a Newton, en contraste con el trato que encontró Galileo, fue debido en parte a la propia obra de Galileo y a la de otros hombres de ciencia que llenaron los años intermedios; pero también fue debido, y en no pequeña proporción, a la marcha de la política. En Alemania, la guerra de los Treinta años, que estaba en su apogeo cuando murió Galileo, diezmaba la población, sin influir en lo más mínimo en el equilibrio de poder entre protestantes y católicos. Esto fue causa de que aun el menos reflexivo pensase que las guerras de religión eran una equivocación. Francia, aunque potencia católica, había apoyado a los protestantes alemanes, y Enrique IV, aunque se hizo católico para ganar París, no fue impulsado por este motivo a un gran fanatismo en la práctica de su nueva fe. En Inglaterra la guerra civil, que comenzó el año del nacimiento de Newton, condujo al predominio de los santos, que pusieron a todo el mundo, excepto a los santos mismos, contra el celo religioso. Newton ingresó en la Universidad al año siguiente de regresar Carlos II del destierro, y Carlos II, que fundó la Royal Society, hizo todo lo posible por fomentar la ciencia, como un antídoto del fanatismo. El fanatismo protestante le había mantenido en el destierro, y la intransigencia católica había hecho perder el trono a su hermano. Carlos II, que era un monarca inteligente, tomó por regla de gobierno, evitarse un nuevo viaje de destierro. El período desde su advenimiento hasta la muerte de la reina Ana fue el más brillante, intelectualmente, de la historia inglesa.

En Francia, mientras tanto, Descartes había inaugurado la filosofía moderna. Pero su teoría de los vórtices o torbellinos fue un obstáculo para la aceptación de las ideas de Newton. Sólo después de la muerte de Newton, y principalmente como resultado de las Lettres Philosophiques de Voltaire, cobró Newton fama; pero cuando lo hizo, su fama fue enorme. En realidad, durante toda la centuria siguiente, hasta la caída de Napoleón, fueron principalmente los franceses los que prosiguieron la obra de Newton. Los ingleses se equivocaron por patriotismo al adherirse a sus métodos, querrán inferiores a los de Leibniz, con el resultado de que, después de su muerte, las matemáticas inglesas fueron despreciables durante cien años. El daño que en Italia hizo la intransigencia hízolo en Inglaterra el nacionalismo. Sería difícil decir cuál de los dos procedimientos resulta más pernicioso.

Aunque los principios de Newton conservan la forma deductiva, inaugurada por los griegos, su espíritu es del todo diferente del de la ciencia griega, toda vez que la ley de gravitación, que es una de sus premisas, no es supuesta como evidente por sí misma, sino que se llega por inducción a una ley general, y por deducción de la ley general son inferidos otros hechos particulares. Este es todavía el ideal de la física, que es la ciencia de la que, en teoría, todas las demás debieran ser deducidas; pero la realización de ese ideal es algo más difícil de lo que parecía en la época de Newton, y una sistematización prematura ha resultado ser peligrosa.

La ley de gravitación de Newton ha tenido una historia peculiar. Mientras, durante más de doscientos años, explicó casi todos los hechos que eran conocidos respecto a los movimientos de los cuerpos celestes, permanece aislada y misteriosa en sí misma entre las leyes naturales. Nuevas ramas de la física crecen en vastas proporciones; las teorías del sonido, del calor, de la luz y de la electricidad fueron exploradas con éxito. Pero ninguna propiedad de la materia fue descubierta que pudiese en modo alguno relacionarse con la gravitación. Sólo con la teoría general de la relatividad de Einstein (1915) encaja la gravitación en el cuadro general de la física; y entonces se encontró que pertenece más bien a la geometría que a la física, en el sentido tradicional de “física”. Desde un punto de vista práctico, la teoría de Einstein supone sólo correcciones muy pequeñas de los resultados newtonianos. Estas correcciones minúsculas, en tanto que se pueden medir, han sido comprobadas empíricamente; pero si el cambio práctico es pequeño, el cambio intelectual es enorme, puesto que toda nuestra concepción del espacio y del tiempo ha tenido que ser transformada. La obra de Einstein ha acentuado la dificultad de soluciones acabadas en la ciencia. La ley de gravitación de Newton ha reinado durante tanto tiempo y ha explicado tantas cosas, que parecía apenas creíble que tuviera necesidad de corrección. Sin embargo, tal corrección ha resultado necesaria al final, y nadie duda de que la corrección tendrá que ser, a su vez, corregida.^*

A continuación contesta lo que se te pide:

1. ¿Qué función tuvieron las aportaciones de Ptolomeo, Kepler y Galileo en la construcción de la ley de la gravitación universal?.
2. ¿Cuál es el ideal de la Física para consolidarse como el prototipo de la ciencia?.
3. ¿Qué importancia tiene la Lógica para estructurar un prototipo de ciencia?.
4. ¿A qué concepción de Ley científica corresponde la Ley de la gravitación?.
5. ¿Qué factores han sustentado el status cognoscitivo de la Ley de la gravitación?.

*

Tomado de: BERTRAND Russell. La Perspectiva Científica. Barcelona, Ariel, 1976. págs. 30-34.

Compara y verifica las respuestas que diste a las preguntas que se te presentaron en las Actividades Integrales. Si tienes alguna duda al respecto, consulta a tu Asesor de Contenido.

1. Aún antes de Newton la Astronomía estaba constituida por leyes que, a pesar de ser universalmente aceptadas, no ofrecían explicaciones satisfactorias respecto del movimiento de los planetas y su relación con fenómenos particulares como la presencia de las mareas. No eran del todo precisas debido a la carencia de una ley que las complementara, pero fueron las suposiciones (o nociones antecedentes) de las que partió Newton para formular su Ley de la Gravitación.
2. Que la fundamentación de sus postulados esté respaldada por la deducción puramente matemática del conjunto de suposiciones que integran las teorías de la Física.
3. La Lógica posibilita relacionar de manera coherente y sistemática las diferentes teorías y postulados que conforman la explicación científica respecto de cierto sector de la realidad. La deductibilidad del sistema explicativo es una garantía de la consistencia científica que formalmente posibilita su demostración, independientemente de su comprobación por otros medios.
4. De las diferentes concepciones expuestas en este capítulo, la Ley de la gravitación tiene características que corresponden al realismo, pues se parte del supuesto de que las leyes formuladas por Newton existen como un orden preestablecido en la naturaleza, independientemente de que el hombre las conozca.
5. La posibilidad de ser comprobada empíricamente su fecundidad o capacidad de derivar a partir de ellas nuevas y distintas suposiciones, su carácter matematizable y su congruencia con el marco general de una ciencia.

MODELOS DE INTERPRETACIÓN

2.1 DEFINICIONES DE MODELO

2.1.1 Caracterización de los Modelos Científicos

2.2 TIPOS DE MODELOS

a) Modelos Formales b) Modelos Materiales c) Modelos Teóricos d) Modelos Operativos

2.3 UTILIDAD, IMPORTANCIA Y FUNCIONES DE LOS MODELOS ENLA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA

2.3.1 Utilidad e Importancia

2.3.2 Funciones

2.4 LOS MODELOS EN LAS CIENCIAS NATURALES Y EN LAS CIENCIAS SOCIALES

2.4.1 Modelos en las Ciencias Naturales

2.4.2 Modelos en las Ciencias Sociales

2.5 LOS MODELOS COMO UNA FORMA DE INTERPRETACIÓN DE LA REALIDAD

2.5.1 Interpretación Científica

2.5.2 Interpretación FilosóficaEl hombre siempre se ha preocupado e interesado por dar respuesta a fenómenos que le rodean dentro y fuera del campo científico, es decir, a fenómenos naturales y sociales, donde éstos pueden explicar y predecir de alguna manera la realidad en que se desenvuelve.

Dada la importancia que representa esta cuestión, es necesario que establezcas en este capítulo.

¿QUÉ APRENDERÁS?

¿CÓMO LO APRENDERÁS?

¿PARA QUÉ TE VA A SERVIR?

CAPÍTULO 2. MODELOS DE INTERPRETACIÓN

Seguramente has escuchado en algunas conversaciones la palabra modelo, incluso la has empleado para referirte a algunos objetos (modelo de vestuario, de automóviles o de casas), o bien para ejemplificar algunas formas de ser o conductas (fulano no es una persona modelo, la esposa de mengano es una mujer modelo) que representa la manera ideal de comportarse o bien las posibilidades de comportamiento.

De hecho, todos los seres humanos, tenemos un “modelo” de belleza, de arreglo personal o de conducta, que consciente o inconscientemente, adoptamos a lo largo de nuestro desarrollo y a partir del cual actuamos. Un artista puede influir en nuestra forma de vestir y lo escogemos como modelo; aunque en ocasiones no nos damos cuenta, tratamos de hablar y actuar como ciertos personajes, reales o ficticios. Quienes se dedican al modelaje muestran ciertos productos, vestidos o cosméticos, pretendiendo con ello influir en cada uno de nosotros para que consumamos dicha mercancía.

Muchas conductas humanas están basadas en ciertos modelos; por ejemplo, la manera de caminar, vestir o comer tiene como referente, algunas veces, la “copia” que hacemos de otras personas, formas que consideramos representativas de cierto “status social” o de “buen gusto”, o propias de algún sexo: “cómo deben caminar y hablar los hombres y cómo las mujeres”, o bien representan un valor estético.

De acuerdo con esto, sería bueno que respondieras estas interrogantes:

1. ¿Qué entiendes por modelo científico?.
2. Menciona algunos modelos científicos que identifiques en tu vida cotidiana.
3. ¿Qué relación encuentras entre esos modelos y la realidad que representan o muestran?.
   1. ¿En qué se diferencian los modelos científicos de cualquier otro modelo usado en la
   2. vida cotidiana?.
4. ¿Son todos los modelos de la ciencia iguales?. ¿Hay diferencia básica entre ellos?.

En este capítulo, no nos detendremos a analizar todos los posibles significados de “modelo”, centraremos nuestra atención en los llamados “modelos científicos” cuya importancia es fundamental para comprender algunas finalidades en la ciencia, esto es: la explicación y predicción de algunos fenómenos, tanto naturales como sociales.

2.1 DEFINICIONES DE MODELO

Es común aceptar que los modelos científicos representan algo, un objeto o fenómeno; por ejemplo, un organismo (el corazón o el cuerpo humano) en este caso son objetos, y la fuerza que se ejerce sobre un objeto. Imagina, el impacto de una bola de billar para representar que “a toda acción corresponde una reacción”; el movimiento uniformemente acelerado, es un fenómeno. En fin, de diversas formas podemos representar objetos o fenómenos para explicar y predecir su comportamiento.

Los modelos científicos, nos permiten percibir sensorialmente (por medio de los sentidos), racionalmente (de manera intelectual), o bien, conjuntando ambos aspectos; asimismo, idealizan y plantean las situaciones o circunstancias en que este objeto o fenómeno se produce.

Según María Teresa Yurén, los modelos científicos abarcan las tres significaciones “…representan la teoría, muestran las condiciones ideales en que se produce un fenómeno al verificarse una ley o una teoría y constituyen una muestra particular de la explicación general que da la teoría…”⁹ Algunos autores reúnen estas tres significaciones: “representar”, “ideal” y “muestra” en una sola configuración ideal.

Podemos decir, entonces: que un modelo científico es la configuración ideal que representa de manera simplificada una teoría.

La actividad científica no se basa en una observación pasiva, es necesario hacer inferencias, razonamientos, analogías, deducciones, inducciones…, la ciencia no trata únicamente de describir los hechos, procura explicarlos objetiva, sistemática, metódica y racionalmente. Según Wartofsky W. Marx afirma que: “el medio del que se vale esta actividad intelectual del pensamiento científico consiste en la representación de los hechos en un modelo, en una construcción abstracta efectuada en cierto lenguaje, dentro de la cual se hagan explícitas las relaciones existentes entre los hechos y se pueda expresar la forma de tales relaciones…”¹⁰

Desde esta perspectiva podemos definir al modelo científico como el medio o instrumento mediante el cual el científico realiza inferencias, representa los hechos y la realidad, reconstruye ciertas relaciones entre entes (objetos o fenómenos) de manera ideal y abstracta (mental), la cual se traduce y se expresa con determinados signos (dibujos, maquetas, ecuaciones o expresiones numéricas, mapas, etc.) en los cuales se evidencian las relaciones, y se explican las conexiones entre los hechos, esto es, entre objetos o fenómenos.

Para Arturo Rosenblueth, “la construcción de modelos de los fenómenos naturales es una de las tareas esenciales de la labor científica. Más aún, podemos decir que toda la ciencia no es sino la elaboración de un modelo de la naturaleza”.¹¹

⁹ YUREN Camarena, Ma. Teresa. Leyes, Teorías y Modelos. 2a. ed. Ed. Trillas México, 1978, pág. 56-57. ¹⁰ WARTOFSKY, Marx. Introducción a la Filosofía de la Ciencia. 3a. ed. Ed. Alianza Universidad, Madrid, España 1978,

pp. 164.¹¹ ROSENBLUETH, Arturo. El Método Científico. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, México, 1978. pág. 83.

De estas afirmaciones, inferimos que los modelos científicos son reconstrucciones de la naturaleza, que hace el científico para tener conocimiento de ella y explicarsu comportamiento.

Es necesario agregar que esta reconstrucción no se circunscribe únicamente a fenómenos naturales, abarca también fenómenos sociales, de carácter económico y político, e incluso relaciones entre ‘entes’ formales, por ejemplo: los números y las relaciones lógicas.

Busca en una enciclopedia o diccionario otras definiciones del término “modelo” e intenta elaborar una definición propia.

Modelo:________________________________________________________________

2.1.1 CARACTERIZACIÓN DE LOS MODELOS CIENTÍFICOS

Se ha dicho y comprobado que el ser humano es un animal simbólico, esto es, un ser capaz de producir e interpretar diversos fenómenos u objetos por medio de signos a los cuales atribuye un significado. Los modelos que elabora son precisamente resultado de esas habilidades inherentes a la naturaleza humana, misma que le permiten descubrir ciertas regularidades, determinadas relaciones constantes, que expresa por medio de leyes, teorías y modelos. Estos últimos enlazan lo abstracto de la teoría con lo concreto de la realidad, simplificando la complejidad de algunos fenómenos.

La teoría sobre la formación de la Tierra, que postularon Kant y Laplace -según la cual a partir del enfriamiento y movimiento de una masa incandescente se produjeron desprendimientos de partículas, que dieron origen a la formación de los planetas y otros cuerpos, entre ellos la Tierra, quedando el Sol en el centro del sistema planetario como un núcleo con muy alta temperatura-, es más comprensible si la representamos por medio de dibujos, o de una maqueta, que si lo hacemos por medio de palabras.

Es un hecho que mediante el modelo no percibimos todos los aspectos, sino solamente las más relevantes para nuestro objetivo, simplificando las relaciones complejas que se presentan en la realidad, sobre todo en este ejemplo en el que estamos hablando de la formación del Universo. Es obvio que este proceso fue complejo, la formación de los planetas, los astros y otros cuerpos requirió de millones de años. Pero a través de los modelos (como una maqueta), lo muestran de manera sencilla, estableciendo la relación entre el conjunto de enunciados teóricos y un referente empírico, permitiendo con ello percibir, a través de los sentidos (sensopercibir) algunos fenómenos para realizar cálculos numéricos.

La fuerza centrífuga y sus consecuencias se visualizan, por ejemplo, atando una pelota de esponja mojada a un hilo y girando éste; las partículas de agua que se esparcen representan o simbolizan el desprendimiento de los planetas y asteroides. Con modelos más sofisticados se puede llegar a calcular la velocidad y diversas trayectorias de esas partículas. En este sentido también se dice que es posible manipular simbólicamente objetos o fenómenos representados por los modelos, lo cual, en nuestro ejemplo, sería prácticamente imposible de realizar con los objetos reales. Esto le da a los modelos un carácter práctico, pues orientan una acción y predicen o previenen determinadas consecuencias. Se trata de recrear, o reproducir una realidad que difícilmente podríamos percibir sin ayuda de ellos. ¿Cómo hacerlo si algunos fenómenos datan de millones de años o rebasan las posibilidades del ser humano?.

Según Marshall Walker “… el científico observa el modelo cambiante y trata de descubrir las regularidades y de hacer predicciones. Cuando el modelo permite hacer predicciones acertadas, se espera intuitivamente una correspondencia considerable entre el modelo y la “cosa que está ahí”, pero la verificación directa es imposible”.¹²

El modelo puede variar y asemejarse cada vez más al objeto o fenómeno que representa. Pero difícilmente llega a ser idéntico. No se trata de una copia fiel del original, se incluyen únicamente los elementos necesarios y suficientes para explicar y predecir determinada reacción, pero no puede esperarse que haya una correspondencia biunívoca entre los elementos del modelo y todos los de la realidad que representan a la que hacen referencia. En todo caso puede diseñarse un modelo para cada parte. Imagina por ejemplo, un coche a escala, se perciben en el ciertas partes del coche original, pero nunca tendrá todas y cada una de ellas. Tampoco puede esperarse que funcione exactamente como un coche real; ciertamente puede experimentarse, por ejemplo, como se vería con algunas adaptaciones, o si se le quitaran algunas piezas (defensas, salpicaderas, etc.) pero nos daría obviamente una visión parcial y esquemática. Bastan pues algunas correspondencias, incluso una sola sería útil y suficiente para comprender e identificar ciertas relaciones.

Piensa en cómo a Leonardo da Vinci, al observar el vuelo y movimientos de las libélulas y los colibríes, se le ocurrió un objeto volador semejante: el helicóptero. Es notorio que entre un insecto, un ave y un artefacto como el helicóptero hay más diferencias que semejanzas, sin embargo podemos tomar como ejemplos algunos animales para comprender ciertos fenómenos o reproducirlos artificialmente.

En suma, mediante los modelos abstraemos y reproducimos mentalmente ciertas características, pero recuerda que dice un refrán popular: “el león no es como lo pintan”, tiene muchas más características que las que encontramos en una pintura, escultura o modelo que pretendieran representarlo.

La analogía juega un papel fundamental para la comprensión de los modelos, aunque también es necesario llevar a cabo razonamientos deductivos e inferencias de todo tipo. Recuerda que el razonamiento analógico es aquél que se efectúa a partir de las semejanzas o similitudes entre dos o más entes (objetos o fenómenos) y tiene un carácter probabilístico, no puede ser categórico.

¹² WALKER, Marshall. El Pensamiento Científico. Grijalbo, México, 1974, pág. 23.

En un esquema realizado por Mario Bunge de su libro “La Investigación Científica”, se ilustra la relación existente entre teoría, modelo y realidad. Por cierto, esta ilustración representa a su vez un modelo científico de explicación.

Nótese que mediante esta representación se perciben con mayor claridad y facilidad las relaciones, ubicación y forma como se en lazan la teoría el modelo y la realidad.

Un modelo puede representar fenómenos análogos; por ejemplo, el modelo del sistema planetario se empleó, con variantes, para representar un átomo, y el núcleo que sustituye al Sol y los electrones a los planetas.

Desde luego, esto señalaría únicamente ciertas correspondencias, puesto que en ambos casos las órbitas o trayectorias no son circulares; y, mientras en el sistema planetario nueve planetas giran alrededor del Sol, en el átomo varía el número de electrones alrededor del núcleo, de acuerdo al elemento y ‘valencia’ de que se trate. Cabe hacer notar que ningún científico ha visto directamente un átomo, y sin embargo ya se habla y actúa sobre partículas aún más pequeñas llamadas Quarks. Esto ha sido posible, en parte, gracias al empleo y diseño de modelos, los cuales permitieron explicar y predecir el comportamiento de ésas y la constitución de la teoría correspondiente. Precisamente, uno de los primeros científicos que empleó el término ‘modelo’ e hizo un diseño de átomo de hidrógeno, fue Niels Bohr en 1913.

Raúl Gutiérrez Sáenz menciona que: “El conocimiento científico básicamente trata modelos o paradigmas, los cuales representan idealmente los cambios detectados en la realidad. La ciencia aspira a expresar de diversas formas la realidad y por diferentes medios. El modelo propuesto en las teorías científicas cumple funciones muy importantes y nos sirve para:

1. Explicar los fenómenos de la naturaleza.
2. Controlar las variables en los fenómenos estudiados.
3. Producir artefactos por medio de la técnica.
4. Satisfacer la curiosidad intelectual”.¹³

Tal vez sea conveniente extender la explicación de los fenómenos de la naturaleza a otro tipo de ellos, por ejemplo, los de carácter social.

En efecto, a partir de los modelos, el científico puede explicar de manera más clara, aunque simplificada algunos fenómenos de carácter natural, social y formal, por ejemplo las relaciones lógicas y matemáticas. Asimismo, es necesario introducir, controlar y visualizar ciertas variables para producir posibles relaciones o consecuencias a partir de ciertas alteraciones, incidiendo en la creación de artefactos o aparatos técnicos o tecnológicos, para facilitar y agilizar algunas actividades humanas, y responde a ciertas interrogantes que el hombre se plantea. La curiosidad es una característica eminentemente humana, en un afán por conocer y explicar diversos fenómenos.

“Conocer un modelo equivale a conocer una multiplicidad de fenómenos. El científico tiene el mérito de crear modelos, en función de los cuales el hombre capta el proceso evolutivo de la Naturaleza, especialmente en sus aspectos reiterativos, y con esto consigue, en cierto grado, la predicción acerca de los fenómenos que lo afectan en la vida cotidiana”.¹⁴

Ciertamente, la información que los modelos nos proporcionan no se queda en los nexos datos (datum = dado); a partir de ellos es posible realizar ciertas inferencias, pasar de lo “conocido” a lo “desconocido”, de lo dado a lo “creado”. El raciocinio, la capacidad y habilidad para efectuar ciertos razonamientos permite que el ser humano cree, diseñe y proyecte mentalmente diversas alternativas y varias posibilidades de comportamiento.

¹³ GUTIÉRREZ Sáenz, Raúl. Introducción al Método Científico. 3a. ed. Ed. Esfinge, México, 1987, pág. 247.¹⁴ Idem, pág. 243

Para Marshall Walker “el propósito del pensamiento científico es el de postular un modelo conceptual de la Naturaleza con el que pueda predecir exactamente el comportamiento observable en ella…” La validación del modelo sigue una pauta regular a la que se ha dado el nombre de “método científico”.¹⁵

Recordemos que el Método Científico:

1. Postula un modelo basado en las observaciones o mediciones experimentales existentes.
2. Verifica las predicciones de este modelo con respecto a las mediciones u observaciones ulteriores.
3. Ajusta o sustituye el modelo conforme lo requieran las nuevas observaciones o mediciones.

El tercer paso conduce de nuevo al primero y el proceso continúa de manera interminable.

Desde esta perspectiva, la actividad científica está orientada fundamentalmente a la creación, modificación de modelos y reproducciones intelectuales de diversos fenómenos, con el fin de explicarlos y predecirlos.

El científico inicia su indagación con una serie de presupuestos sobre el comportamiento

o posibles comportamientos de algunos entes (objetos o fenómenos), con base en ello el científico plantea una hipótesis, a la cual se denomina “modelo básico”, misma que se somete a comprobación, demostración (comprobación formal de carácter lógico o matemático) o bien, a verificación (comprobación empírica). Esta comprobación servirá para adecuar el modelo, modificarlo e incluso, si es necesario, sustituirlo por otro más idóneo. Este proceso significa, también, la “validación del modelo”.

Según María Teresa Yurén, a lo largo de la investigación científica encontramos diversos tipos de modelos, en sentido no estricto, en cuanto que son sólo representaciones sujetas a modificaciones:

“1. Cuerpo de conocimiento.

Si es teoría: modelo en sentido estricto.

Si es un conjunto de datos: modelo en sentido lato (simple representación).

1. Problema: Pregunta basada en la observación y experimentación sobre el modelo.
2. Hipótesis: Modelo básico. Respuesta provisional.
3. Contrastación de: Las hipótesis mediante un modelo operativo.
4. Leyes: Hipótesis comprobadas.
5. Teoría: (Sistema de leyes Modelo (en sentido estricto) para comprobar la teoría”.¹⁶

¹⁵ Walker: op. Cit, pág. 27.

Esto es con referencia a teorías factuales, a ciencias fácticas-no fácticas. No funciona en todo caso- de igual manera en las ciencias formales.

Menciona tres modelos científicos, así como las características de cada uno de ellos con relación a su utilidad para con otras materias, estas pueden ser de diferentes áreas por ejemplo; Física, Química, Matemáticas etc. Utiliza el siguiente cuadro para dar tus respuestas:

¹⁶ YURÉN: op. Cit.., pág. 59.

Hasta aquí podemos mencionar lo siguiente:

Recuerda que un Modelo científico, es aquel medio o instrumento mediante el cual el científico realiza inferencias, representa los hechos de la realidad, reconstruye ciertas relaciones entre objetos o fenómenos de manera ideal y abstracta (mental).

Vimos, que los Modelos científicos son reconstrucciones de la realidad que hace el científico para tener conocimiento de ella y explicar su comportamiento. Todo Modelo científico con relación a las teorías científicas cumple funciones muy importantes como son:

1. Explicar los fenómenos de la naturaleza.
2. Controlar las variables en los fenómenos estudiados.
3. Producir artefactos por medio de la técnica.
4. Satisfacer la curiosidad intelectual.

De manera general, aquí te presentamos algunas de las características que tienen los “Modelos” que acabas de estudiar: a) Permiten una mejor comprensión de algunos aspectos de la teoría. b) Simplificar algunos aspectos o relaciones complejas de la realidad. c) Muestran los aspectos más importantes de una teoría. d) Representan un enlace entre lo abstracto (la teoría) y la realidad (lo concreto). e) Muestran la referencia que la teoría hace de la realidad. f) Permiten la comprobación empírica de la teoría. g) Son abstracciones conceptuales que permiten manipular objetos o fenómenos de

manera simbólica, en lugar de hacerlo con la realidad, lo cual disminuye considerablemente posibles riesgos; o bien, sustituye objetos y fenómenos reales cuya manipulación resulta imposible.

h) Su finalidad puede tener un carácter práctico al representar una guía para la acción, y en este sentido previenen posibles consecuencias. i) Constituyen una recreación de la realidad. j) Los modelos forman parte de la teoría. k) Son modificables, no estáticos; se adaptan a la nueva información y descubrimiento sobre el fenómeno.

2.2 TIPOS DE MODELOS

En este tema estudiaremos los cuatro tipos de Modelos más utilizados en el campo de la ciencia: FORMALES, MATERIALES, TEÓRICOS y OPERATIVOS; que a continuación explicaremos:

a) Modelos Formales

“Un modelo formal es la expresión simbólica, en términos lógicos, de una estructura idealizada que se supone análoga a la de un sistema real. Cualquier ley, o cualquier teoría, es un modelo formal de los fenómenos a los cuales es aplicable”¹⁷ y muestra las relaciones que existen entre las distintas variables que intervienen en un fenómeno. Por ejemplo, se dice que la velocidad es la relación que existe entre el tiempo y la distancia, esto es, el tiempo empleado en recorrer una distancia, y la expresamos mediante la fórmula V = S / T, en donde V representa velocidad, S = distancia y T simboliza el tiempo. Nótese que no habla de un caso concreto y específico, sino de una generalidad, misma que puede aplicarse a casos particulares o de menor generalidad, por ejemplo, la velocidad de un avión, de un automóvil o de una bicicleta.

Debido a su nivel de abstracción, los modelos formales abarcan mayor campo que la teoría. Así, es necesario que los símbolos empleados sean precisos, esto quiere decir que debemos conocer su significado para entenderlos, de otra manera nos resultarían incomprensibles. En ocasiones esta precisión incluye la posición de los símbolos. En el pentagrama, la ubicación de las notas representa una diferente significación. En la tabla periódica de los elementos no basta conocer la simbolización de ellos, también debemos saber que los números colocados en los ángulos superiores representan determinadas características de acuerdo a la posición que ocupan.

También es necesario conocer las reglas que permiten pasar de esa “simbolización” a la realidad y viceversa, así como de las reglas de derivación, por ejemplo, cuando en una fórmula ubicas e intercambias las variables para calcular su valor correspondiente. En otras ocasiones se tiene el dato de la velocidad y lo que se desea encontrar es la distancia recorrida, o bien, se trata de calcular el tiempo empleado a partir de determinada velocidad desarrollada y distancia recorrida. Esto puede expresarse de la siguiente “forma” (modelo formal):

SS

Si V = , entoncesS = VT yT =

TV

Para su comprensión, es necesario conocer los significados de V, S y T, esto es, Velocidad, Distancia, o Espacio y Tiempo. También es necesario conocer los sistemas de unidades, las medidas para dar valor a los símbolos, y los signos algebraicos.

Podemos inferir de lo anterior que los modelos formales (o teóricos según Rosenblueth) simbolizan de manera unívoca determinados aspectos o fenómenos, Por ejemplo; La ubicación de las notas en el pentagrama tiene determinada significación para quienes conocen el lenguaje musical, a partir del cual se interpretan, se concretan y se hacen

¹⁷ ROSENBLUETH: op. Cit., pág. 84.

perceptibles en una audición. Hay pues una traducción del lenguaje formal o simbólico, al lenguaje “real” y sonoro que emplea la música.

Los modelos formales en muchas ocasiones preceden a los modelos materiales, esto no significa que necesariamente los modelos formales se convierten en materiales, puede suceder que los modelos formales no se materialicen, quedándose en el nivel de abstracción, simbolización y formalización.

Un modelo formal, al igual que uno teórico, puede ser expresado como:

1. Modelo verbal: mediante la descripción oral o escrita; Por ejemplo: Un ensayo, resumen, una oratoria, etc.
2. Modelo gráfico: consiste básicamente en diagramas o gráficas, Por ejemplo: mapas o dibujos.
   1. Modelo matemático: emplea fundamentalmente ecuaciones o relaciones cuantitativas.
   2. Por ejemplo: el teorema de Pitágoras, la formula general, etc.
3. Modelo lógico: representa relaciones lógicas, por ejemplo: las reglas de inferencia.

Los modelos formales también pueden ser expresados por medio de modelos materiales, pero siempre será menor su grado de generalidad; la mayoría de las veces tratan casos particulares que ejemplifican o muestran determinadas relaciones.

b) Modelos Materiales

Pueden definirse como representaciones parciales de una teoría, su constitución toma como base las propiedades semejantes a las de la realidad, objeto o fenómeno que representa. Estos modelos permiten la realización de ciertos experimentos y manipulación de los mismos, por ello se relacionan también con los llamados modelos operativos.

Los modelos materiales se clasifican en naturales y artificiales.

Modelos materiales naturales

Son empleados en Medicina, Biología, Ingeniería, etc., permiten experimentar y analizar determinadas reacciones y conductas que por diversas razones no podrían realizarse en seres humanos. Como ejemplo de estos modelos tenemos a animales de especies inferiores (ratas, conejos, monos, etc.). en estos modelos pueden ser cambiadas favorablemente las escalas de tiempo y espacio, ya que, por ejemplo, el proceso de procreación y desarrollo es definitivamente menor en ciertos animales como las ratas y los conejos que en los seres humanos, la esterilización en ellos es fácilmente identificable, además de que no cuentan con fatídicos problemas de carácter moral, religioso o jurídico que por otro lado, les impiden ser objetos de experimentación.

Estos modelos -materiales naturales- no se emplean únicamente para experimentos biológicos o fisiológicos, también resultan útiles para analizar ciertas formas de comportamiento o conductas “sociales”; por ejemplo, el aumento de agresividad cuando se aglutinan o concentran demasiados seres en espacios reducidos. La concentración de ratas o conejos en espacios pequeños produce relaciones semejantes a las de las personas que habitan en grandes urbes: irritabilidad, agresividad y, por consiguiente, alteración de las relaciones sociales.

El liderazgo que ciertos animales ejercen en una manada, es semejante al de algunos dirigentes políticos en sociedad; por ejemplo lo encontramos en la forma de organización que tienen las abejas, las funciones que desempeñan es similar a la división de trabajo que se establece en algunas sociedades. Desde luego se trata de semejanzas en algunos aspectos parciales. No olvides que todo modelo material es parcial, aún más que un modelo formal.

Spencer, por ejemplo, encontró que los organismos son semejantes a una sociedad; hizo una analogía entre las funciones que desempeñan los órganos en un organismo (piensa en el cuerpo humano) y las funciones que desempeñan las diferentes clases sociales en una sociedad. El equilibrio y desarrollo armónico de ese organismo depende de la eficacia con que cada órgano realice su función; igualmente, el equilibrio y desarrollo de una sociedad depende del funcionamiento de sus integrantes. A esta teoría se le conoce precisamente como “organicismo”. Esta analogía, como otras, puede adquirir un carácter “ideológico” al servir a los intereses de una clase social hegemónica, la cual la aprovecharía para justificar u ocultar algunas injusticias sociales; en todo caso, este aspecto se refiere al uso que se hace de la ciencia y no la ciencia misma, igual llega a ocurrir con las creencias religiosas y otras actividades humanas.

Modelos materiales artificiales

Este tipo de modelos se diseñan y construyen en función de ciertas características de la “realidad” a la que hacen referencia, “es la representación de un sistema real por otro distinto que se supone tiene algunas propiedades”.¹⁸ Por ejemplo, la constitución de un esqueleto con huesos de plástico permite identificar y analizar las funciones y relaciones de los diferentes tipos de huesos, vértebras, costillas, etc.; igualmente el diseño con plástico transparente para visualizar la ubicación de los órganos en el cuerpo humano, o bien la construcción de aparatos u objetos que representan ciertos fenómenos o relaciones. Para la demostración del teorema de Pitágoras “la suma del cuadrado de los catetos es igual al cuadrado de la hipotenusa”, nos valemos del modelo formal A2 + B2 = C2, en donde “A” y “B” simbolizan los catetos y “C” la hipotenusa.

Otro ejemplo de modelos materiales lo es un simulador de vuelo, que explica y analiza las formas de manejo de un avión real; mediante este modelo pueden predecirse las maniobras, alternativas e incluso las fallas posibles en el funcionamiento del avión.

¹⁸ 24 Idem., pág. 84.

La construcción de un edificio requiere de la elaboración de una maqueta, y para el cálculo de resistencia de materiales se diseñan reproducciones a escala de ciertas partes, con el objeto de analizar su funcionamiento ideal, mismo que se espera en el funcionamiento real.

c) Modelos Teóricos

Algunos autores, como Arturo Rosenblueth llaman a los modelos teóricos también modelos formales; en efecto, guardan ciertas semejanzas. Sin embargo, habría que tomar en cuenta que “los modelos teóricos no se formalizan necesariamente en la expresión por medio de símbolos, esto se hace en ocasiones, pero en otras se quedan a nivel de una enunciación discursiva, tal es el caso de la Teoría económica clásica, cuyos principales exponentes -Adam Smith y David Ricardo- fundamentaron el modo de producción capitalista que a su vez se denomina “modelo capitalista”.¹⁹

Otro ejemplo lo encontramos en la Teoría política liberal planteada por Rousseau, en su obra El contrato social, la cual se basa fundamentalmente en una argumentación que, ciertamente, algunos han pretendido formalizar, pero que en esencia plantea un modelo social muy relacionado con el capitalismo. De ahí que se hable de liberalismo económico y liberalismo político, aunque ambos conforman una unidad coherente en su interior desde una perspectiva particular. Cuando estas teorías se formalizan, pierden sentido, significación y esencia, lo cual dificulta su análisis e incluso su crítica. En este sentido es válido asumir los modelos teóricos como representaciones de determinadas teorías.

También hay que considerar que los modelos formales pueden representar leyes, o hipótesis, esto es, elementos de algunas teorías; mientras que los modelos teóricos, tal como su nombre lo indica representan teorías, o conjuntos de leyes que pueden incluir hipótesis. De esta manera, podemos definir los modelos teóricos como representaciones, completas o parciales, de teorías científicas no necesariamente formalizadas que emplean diversos lenguajes o discursos para explicar y predecir determinados fenómenos.

d) Modelos Operativos

Los modelos operativos pueden definirse como representaciones materiales de un fenómeno y objeto, diseñados con la finalidad de ser manejables. Son muy empleados para predecir y explicar las posibles consecuencias de una acción determinada. Se asemejan a los modelos materiales, pero se diferencian en cuanto que incluyen una participación más activa del “usuario” del modelo. En la actualidad, la sofisticación de algunos científicos provoca que esa “operación” no sea necesariamente manual. Existen programas computacionales de vuelo en los cuales la operación del avión no se realiza en una cabina o simulador, sino desde una consola o un teclado. Sin embargo, se consideran operativos por la participación y acción que puede tener el investigador sobre ellos.

¹⁹ Idem., pág. 84.

Con relación al tema de “Modelos”, contesta las siguientes preguntas. Si tienes alguna duda, acude con tu asesor de Contenido.

1. ¿Cuál es la diferencia entre un modelo formal y uno teórico?.
2. ¿Cuál es la diferencia entre un modelo material y uno operativo?. Utiliza el siguiente cuadro para dar tus respuestas:

Hasta aquí hemos revisado las características más importantes de los diferentes tipos de “Modelos”, que se utilizan en el campo científico. Para esto, a continuación te presentamos de manera sintética en que consiste cada uno de ellos.

a) Modelo Formal: Es la expresión simbólica, en términos lógicos de una estructura idealizada que se supone análoga a la de un sistema real. Este Modelo al igual que uno teórico puede ser expresado como: Modelo verbal, gráfico, matemático y lógico.

b) Modelo Material: Se define como representaciones parciales de una teoría, su constitución toma como base las propiedades semejantes a las de la realidad, objeto

o fenómeno que representa. Estos modelos materiales se clasifican en naturales y artificiales.

c) Modelo Teórico: Representan teorías, o conjuntos de leyes que pueden incluir hipótesis, siendo así, se puede afirmar a los modelos como representaciones, completas o parciales, de teorías científicas no necesariamente formalizadas, que emplean diversos lenguajes o discursos para explicar y predecir determinados fenómenos.

d) Modelo Operativo: Pueden definirse como representaciones materiales de un fenómeno u objeto, diseñado con la finalidad de ser manejables. Son muy empleados para predecir y explicar las posibles consecuencias de una acción determinada.

Para una mejor comprensión de este tema, te invitamos a reflexionar sobre él. Si tienes alguna duda, retrocede a tu lectura y/o acude a tu asesor de Contenido.

2.3 UTILIDAD, IMPORTANCIA Y FUNCIONES DE LOS MODELOS ENLA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA

2.3.1 Utilidad e Importancia

Al inicio de este capítulo advertiste que el término “modelo” es empleado con cierta regularidad y diversidad en distintas áreas, tanto del lenguaje común, como del especializado; por ejemplo, los padres orgullosos del comportamiento de su hijo se refieren a él como un “niño modelo”, también, habrás escuchado o leído en un discurso político los “modelos de desarrollo” adecuados para dirigir el rumbo de nuestro país; o bien, al explicar un tema de Química aludió al “modelo del átomo de Bohr”.

El sentido tan variado que se le ha dado al vocablo modelo se refiere a múltiples propósitos, ocasionando ambigüedad cuando es mencionado. En el ámbito científico no queda exento de generalidades y, por lo tanto, imprecisiones, por lo que intentaremos establecer y delimitar la noción adecuada de modelo que le corresponde a cada caso.

Recuerda que el proceso de la investigación científica se inicia a partir de un cuerpo de conocimientos disponibles (datos o información referentes a algún evento o problema), con el cual el científico tiene como tarea:

a) Formar conceptos para, posteriormente, sistematizarlos de tal modo que adquieran orden y unidad que presenten coherentemente el caso a investigar.

b) Plantear el problema, lo cual consiste en cuestionar respecto a lo que se desconoce.

c) Buscar una suposición o explicación provisional, es decir, una hipótesis que signifique la posible respuesta al problema planteado.

d) Comprobar la hipótesis de acuerdo al campo de la ciencia en donde se ubique el problema.

Esta demostración consiste en realizar inferencias lógicas válidas, analogías, deducciones o cálculos matemáticos. Mientras que en ciencias factuales o fácticas se verifica y se comprueba empíricamente.

Los modelos científicos pueden utilizarse para: identificar, representar o ubicar un problema, ensayar las posibles soluciones, comprobar hipótesis y analizar las consecuencias o efectos probables. Esto permite predecir y prevenir posibles efectos sin intervenir, directamente, en el objeto o fenómeno que se está investigando.

Otra utilidad de los modelos científicos, es la libertad que tiene el investigador para alterar las condiciones y controlar las variables y factores que participan en un fenómeno.

Piensa, por ejemplo, en la importancia y utilidad que tiene para un ingeniero o arquitecto elaborar una maqueta de una carretera o conjunto habitacional, la elaboración a escala de un cuerpo humano; o bien, la representación gráfica -un mapa- de una ciudad o país.

La explicación y transmisión de conocimientos también requiere del diseño de modelos. El uso de dibujos o representaciones visuales -objetos a escala-, por ejemplo, de animales. Las expresiones de fórmulas de Física o Química, son de gran ayuda para comprender mejor algunas relaciones entre fenómenos u objetos, cualitativa y cuantitativamente, la utilidad e importancia de los modelos para el desarrollo del conocimiento es evidente y fundamental.

Resultaría sumamente extensa una lista que expusiera los usos que tiene el modelo, pues es un ámbito estrictamente científico nos encontramos con que ése puede ser ejemplificado a través de planos, esbozos, diseños, maquetas, moldes, prototipos, proyectos piloto, etc. Por ello, es oportuno recordarte que en el proceso de construcción de conocimientos científicos, los modelos no sólo se presentan como intérpretes de las teorías, sino que pueden surgir del planteamiento del problema, o bien, de las hipótesis y leyes, e incluso de la realidad misma (hechos), tal como se mostró en los ejemplos anteriormente mencionados.

Una vez expuesta la utilidad y la importancia que reportan para el quehacer de la investigación científica los modelos, será necesario entender la actividad específica que realizan en dicho proceso, es decir, su desempeño y función en el transcurso de la investigación misma.

2.3.2 FUNCIONES

Como te habrás dado cuenta, la imposibilidad de referirse a la noción de modelo en forma única -y por consecuencia de los niveles y tipos que conlleva en el proceso de investigación-, comprenderás ahora la dificultad de exponer la función de modelo científico.

En efecto, el abanico de funciones que se desprenden, originan y legitiman al modelo como tal, se asemejan a los intereses y pretensiones de la ciencia misma, pues de igual manera que el conocimiento científico anhela comprender, describir y exponer los cambios detectados en la realidad, el modelo -como parte integrante e importante del mismo desarrollo- aspira a exhibirla y expresarla (al menos parcialmente) en forma clara, concreta y, sobre todo, convincente; de tal forma que, hablando científicamente no “cualquier modelo” puede aceptarse y validarse.

Esta tendencia del modelo científico por exhibir o expresar la realidad le atribuye, por ende, diversas funciones, entre otras las que a continuación te mostramos:

− Descripción. Le imprime a la observación el carácter de objetividad, ya que

pretende con ello decir o definir “como es algo” (tal como es), y no “cómo nos

gustaría que fuese”, prescindiendo de las referencias e interés del sujeto que

describe. Pretende “traducir” los enunciados teóricos a enunciados de cosas

observables, por ejemplo ∆ un triángulo es una figura geométrica que consta de tres

lados; o incluso en un plano más abstracto, puede definirse el número real 2 como

el conjunto de números racionales x tales que x² < 2. En resumen, la función

descriptiva del modelo (reproducción esquemática de hechos en el pensamiento)

consiste en reemplazar y economizar los inconvenientes de futuras experiencias.

− Control. Le permite al investigador establecer un estrecho seguimiento de las posibles variables en los cambios que ocurren dentro de un proceso cualquiera, sirviendo así, de regla, guía o parámetro al efectuar transiciones de un conjunto de datos a otro. Utilicemos la fórmula Y = f(X) de función, e intentemos ilustrar los siguientes casos:

Al tener el investigador acceso a la penicilina (X), puede por medio de ella modificar, combatir o suprimir la infección (Y).

Donde: “Y” (variable dependiente) = infección. “X” (variable independiente) = penicilina

“El volumen de un gas es una función de la temperatura y la presión”, se afirma que cualquier variación en el volumen se halla estrechamente relacionada con las variaciones en la temperatura y/o en la presión (dicha afirmación puede ser corroborada mediante observaciones y experimentos).

− Producción de artefactos. El afán de algunas áreas de la ciencia por la aplicación de sus resultados (tecnología), con miras a la resolución o satisfacción de necesidades inmediatas y prácticas, trae como consecuencia la confección de ciertos tipos de modelos estrictamente pragmáticos, por ejemplo, un organigrama en un programa de computación:

Principio de programa Entrada Operación Salida Fin del programa

Antes de proceder a la redacción de un programa, es usual confeccionar un esquema al que se denomina organigrama o diagrama de flujo. Los principales procesos son encerrados en cajas de distinto dibujo según el proceso, y mediante flechas que conectan las distintas cajas, se indica la trayectoria del programa. El organigrama permite visualizar claramente, sobre todo, las instrucciones de transferencia.

La tecnología actual es considerablemente inseparable de la ciencia (la estrechez de estos vínculos se inicia con mayor conciencia a partir del siglo XIX), puesto que su propósito compartido es el de diseñar (momento teórico) para luego producir o construir objetos (momento práctico).

El punto de unión entre lo teórico y lo práctico es el modelo (plano, gráfica, escala, etc.) que anuncia el futuro producto. A continuación te presentamos dos esquemas, una doble problemática en el diseño de un modelo con fines tecnológicos:

Esquema 1

Recorrido en la creación del producto

Fabricación

Diseño

Teoría tecnológica

Ciencia

¿Para qué sirve?. ¿Antes lo tuvieron que fabricar?. ¿Antes tuvieron que diseñarlo

(dibujarlo, representarlo)?. ¿Antes tuvieron que pensarlo?. ¿En qué se basaron para pensarlo

bien?.

Esquema 2

Proyecto o planteamiento del modelo mismo (proceso inverso a lo señalado en el esquema 1)

Función

Fuente: Azuela, Arturo, et al.: Educación por la ciencia. Grijalbo, México, 1980. Pág. 164.

La ciencia como conocimiento exacto avanzó rápidamente durante los siglos XVII y XVIII, pero sólo hasta el XIX comenzó a influir de manera representativa en la técnica. Sus resultados pueden apreciarse en la gran cantidad de ejemplos existentes, ya que podemos ir desde la fabricación de automóviles, hasta las naves espaciales; desde la máquina de vapor, hasta la construcción de reactores nucleares.

Existen algunas funciones más que podrás conocer de los modelos científicos, no obstante ello retrasaría y desviaría nuestro siguiente cometido, el cual consiste en exponer la explicación, y predicción, como funciones primordiales de los modelos científicos.

a) Función explicativa

Uno de los principios a los cuales está abocado el quehacer científico, es el de proporcionar explicaciones objetivas, coherentes y fundamentadas de los fenómenos individuales, de tal manera que éstas pueden universalizarse, o cuando menos, abarcar un amplio territorio de casos particulares que se plasmen a un esquema o al modelo que lo refiera.

Desentrañar los misterios que envuelven a las cosas; encontrar las causas que provocan un efecto determinado, y comprender las relaciones que establecen los vínculos de los sucesos entre sí, y que no son perceptibles a simple vista, requiere de la “transparencia” explicativa de un modelo. Ya no es suficiente “hallar hechos”, sino saber por qué ocurren. Las explicaciones se convierten en respuestas a los múltiples por qué, siendo a la vez una fuente primordial de comprensión.

Afirmamos que al no haber explicación científica, ésta pierde su validez como tal. De allí que la función explicativa del modelo adquiera suma importancia en la totalidad de la actividad científica.

En efecto, hay ciencias que se refieren a explicaciones de sucesos individuales, otras a regularidades, y otras más, a situaciones estadísticas, así pues, podemos referir las explicaciones científicas a cuatro tipos principales:

1. Deductivas Son utilizadas generalmente, aunque no en su totalidad, por las Ciencias Naturales o experimentales, y consisten en derivar una conclusión particular o singular de una premisa general.

Ejemplo: ¿Por qué flota el hielo en el agua?.

La explicación corresponde a la Ley de la Densidad (Arquímedes): un fluido empuja hacia arriba a un cuerpo sumergido en él, con una fuerza igual al peso de la cantidad de fluido desplazado por el cuerpo.

2. Probabilísticas La mayoría de las ciencias recurren a ellas en algún momento determinado; sin embargo, carecen del grado de exactitud que caracteriza a las deductivas, quedando su referencia en probables o meras estadísticas.

Ejemplo: ¿Por qué Casio tramó la muerte de Cesár?.

En este caso se trata de un acontecimiento histórico y, en consecuencia, particular, donde la respuesta, aun siendo correcta difícilmente podría generalizarse.

3. Funcionalistas La Biología suele utilizarlas, lo cual no significa que tenga exclusividad sobre ellas. Son explicaciones que refieren, fundamentalmente, la finalidad o función de un acontecimiento, y por ello son condicionantes o implicativas.

Ejemplo: ¿Por qué los seres humanos tienen pulmones?.

La respuesta, por supuesto, habrá de referirse a la función que desempeñan los pulmones en el cuerpo humano.

4. Genéticas En gran medida le corresponde a la Historia este tipo de explicaciones, ya que aluden al origen o inicio de un acontecimiento.

Ejemplo: ¿Por qué la lengua inglesa actual tiene tantas palabras de origen latino?.

La explicación podrá encontrarse al seguir el proceso evolutivo del inglés. Nagel, E. en su obra La estructura de la ciencia, Paidos, Barcelona 1991.

En conclusión, decimos categóricamente que el propósito fundamental de toda explicación científica es ser objetiva, rigurosa y sistemática, busca penetrar y comprender los hechos o sucesos en cuanto a sus estructuras y procesos, los cuales al manifestarse se muestran como principios contrastables.

b) Función predictiva

Si las explicaciones son respuestas a los porqué, las predicciones son respuestas a preguntas del tipo: ¿qué sucederá a q si se produce p?, ¿cuándo se producirá q si sucede p?.

El querer anticiparse al acontecer natural y/o social, es uno de los sueños que con mayor deseo el ser humano ha buscado y tratado de realizar. Las prácticas mágicas, acompañadas de supuestos poderes místicos, fueron los primeros intentos por adivinar un futuro incierto y, por ende, el temor que éste provocaba determinó una ansiedad sin igual por querer conocerlo.

Hasta la aparición de la Filosofía y, posteriormente de la Ciencia, dicho sueño pudo hacerse real; cierto es que con limitaciones y obstáculos pero despojado de toda superstición.

En efecto, es posible saber con toda anticipación, seguridad y exactitud la fecha de ciertos acontecimientos, por ejemplo, un eclipse. De la misma manera se puede predecir -por vía del diagnóstico- la crisis de una enfermedad; o bien, es frecuente escuchar el pronóstico del tiempo en la radio o la televisión.

Esto se logra sólo cuando se han entendido las relaciones que los fenómenos guardan entre sí. Cuando se comprenden y ubican las causas que provocan un efecto determinado, se está en el camino de la función predictiva de la investigación científica. Por ejemplo, si un hilo tiene resistencia a la tracción de una libra y se pretende aplicarle un peso de dos, podemos predecir que se romperá.

Tanto las leyes como las teorías científicas se constituyen, en la mayoría de los casos, a partir de una estructura sumamente abstracta, diseñada por la inteligencia humana y fundamentada con base en múltiples observaciones. Y es por ello, que dicha construcción conceptual está sujeta a futuras y constantes modificaciones para las cuales el científico tiene la necesidad de crear modelos con la finalidad de que el ser humano capture el proceso evolutivo del acontecer, tanto natural como social, poniendo énfasis en aquellos aspectos que se pretendan en forma regular o reiterada, consiguiendo con ello una predicción.

Así, los modelos científicos, además de ayudarnos a comprender las leyes y teorías que surgen en todo proceso de investigación, nos proporcionan una interpretación de las mismas con una capacidad predictiva.

Dichas predicciones se verificarán o contrastarán en las mediciones y observaciones realizadas en los mismos acontecimientos. Por lo tanto, un modelo es acertado y válido siempre y cuando sus predicciones se ajusten a la realidad; en caso contrario, el modelo debe ser sustituido o afinado hasta lograr la correspondencia real.

Finalmente, debemos señalar que, dada la característica acumulativa y dinámica del conocimiento científico, el modelo más reciente contendrá los aspectos positivos de los anteriores, dentro del proceso de explicación de un mismo territorio científico.

En este tema observaste la función y utilidad de los modelos en la investigación científica y la multiplicidad de funciones que tienen para el desarrollo de la ciencia y la tecnología. Advertiste también, la importancia de ellos, la fabricación de diversos productos químicos, farmacéuticos y biológicos; sin embargo, su función y utilidad no sólo sirve a las Ciencias Naturales, sino, además, a las Ciencias Sociales. Dada la importancia que representa esto; menciona cinco Modelos Científicos e investiga su función, utilidad y aportaciones que han realizado al campo de la Ciencia, la Industria y Tecnología. Utiliza el siguiente cuadro para dar tus respuestas:

Hasta aquí hemos visto, que el conocimiento científico anhela comprender, describir y exponer los cambios detectados en la realidad, utilizando un modelo que ayude a explicar de manera clara, concreta y sobre todo convincente la realidad donde el científico se desenvuelve.

Existe una tendencia del modelo científico para exhibir o expresar la realidad que se le atribuye por diversas funciones, y vimos que pueden ser por: La Descripción, el Control y la Producción de artefactos.

También estudiamos, que el proceso de la investigación científica se inicia a partir de un cuerpo de conocimientos disponibles en el cual el científico tiene como tarea:

a) Formar conceptos para, posteriormente, sistematizarlos de tal modo que adquieran orden y unidad, posibilitando la exposición del caso a investigar.

b) Plantear el problema, lo cual consiste en cuestionar respecto a lo que desconoce.

c) Buscar una hipótesis que signifique la posible respuesta al problema planteado.

Recuerda que los modelos científicos pueden utilizarse para identificar, representar, o ubicar un problema, ensayar las posibles soluciones, comprobar hipótesis y analizar sus efectos probables. Dentro de estos “Modelos” existen dos funciones primordiales para apoyar a la ciencia: La función explicativa y la función predictiva.

2.4 LOS MODELOS EN LAS CIENCIAS NATURALES Y EN LAS CIENCIAS SOCIALES

En la asignatura Métodos de Investigación 1, aprendiste que la diversidad de las ciencias se hace evidente en cuanto atendemos a sus técnicas y objetos de estudio (un área específica de la realidad). Y si por realidad entendemos “el conjunto o totalidad de las cosas existentes”, ésta se nos presenta en dos dimensiones: 1. La existencia “física o sensible”, la cual podemos ver, tocar, oler, gustar y oír, (captar o percibir a través de nuestros órganos sensoriales), y que aparece material o corporalmente, ya sea como objeto o como actividad, y que, por consiguiente, se ubica en un espacio-temporal. 2. La existencia “psíquica o mental”, que carece de existencia empírica y por lo tanto no se localiza ni posee un carácter espacio-temporal. No obstante ello, es portadora de una consistencia, que nadie puede dudar que exista, ya que es susceptible de ser pensada por cualquier sujeto que cuente con las cualidades para ello. Por ejemplo, la elipse, la parábola, la hipérbola, como figuras geométricas, existen mental o idealmente junto con sus propiedades inherentes.

Las ciencias formales no formulan enunciados que estén directamente conectados con la realidad física-sensible, sino que manejan sistemas de símbolos y funciones, sin mostrar interés por saber si el enunciado x es verdadero; en cambio, en las ciencias factuales el problema se resuelve confrontando el enunciado en cuestión con los hechos a que él se refiere.

Mientras que la Lógica y las Matemáticas, como ciencias formales, no se refieren a nada que se encuentre en el mundo físico y, por ello, se ven impedidas de utilizar cualquier tipo de contacto sensible para convalidar sus fórmulas, Física y Química se encuentran, en cambio, entre las ciencias factuales, las cuales se refieren a “hechos” y, por ende, tienen que recurrir a la experiencia a fin de corroborar sus enunciados y fórmulas.

Las ciencias formales, pues se bastan a sí mismas, en cuanto a sus contenidos y métodos de prueba, lo cual les imprime un carácter de autosuficiencia. Por otro lado, las ciencias factuales dependen absolutamente de los hechos, tanto por lo que respecta al contenido (significado), como la experiencia del mismo para la contrastación.

De la misma manera, la realidad es fragmentada por la ciencia con el fin de comprenderla y describirla en formal y factual. Esta última requiere de precisión, ya que le corresponde estudiar el aspecto empírico, el cual se presenta por medio de fenómenos, es decir, de hechos que se manifiestan (acontecimientos, sucesos o bien ocurrencias espacio-temporales). Llamados naturales cuando en su aparición u origen no existe injerencia alguna del ser humano: por ejemplo, el clima, la rotación y traslación de la tierra, un terremoto, un eclipse, estudiados por ciencias como Geofísica, Biología, Astronomía, entre otras.

Por otro lado, se tienen hechos que deben y justifican su existencia al mismo quehacer del hombre y, sobre todo, a la actividad que éste despliega para con los demás, ya que consciente o inconscientemente los provoca. Estos hechos son los sociales, tales como huelgas, revoluciones, elecciones, devaluación e inflación, estudiados por la Historia, Sociología, Economía, etcétera.

2.4.1 MODELOS EN LAS CIENCIAS NATURALES

La investigación en las Ciencias Naturales está encaminada a comprender la relación causal (causa o causas) de los fenómenos, es decir, qué hechos determinan a otros necesariamente, describen y explican la naturaleza a través del análisis y la síntesis, de la inducción, de la estadística, de la observación y de la experimentación.

La historia del progreso científico es la de las victorias logradas a través de la contradicción; una verdad científica es una contradicción superada. Toda nueva respuesta no es más que la modificación o el rechazo del modelo anterior. Sin embargo, no es la mera observación y/o experimentación la que revoluciona en una determinada ciencia los conocimientos inmersos (dentro de); lo que lleva a revisar la ciencia es más bien la contradicción evidenciada entre nuevos hechos, teorías y modelos.

Observa el siguiente ejemplo: Todavía en el siglo XVI seguía aceptándose como indiscutiblemente válido el modelo geocéntrico, ideado en el siglo II por el astrónomo Ptolomeo, el cual sustentaba que la Tierra permanecía inmóvil en el centro del universo y, que los planetas se movían alrededor de ella fijos en las distintas esferas concéntricas, una para cada uno, y que en las más alejadas de ellas se situaban inmóviles las estrellas. Las esferas giraban alrededor de la Tierra con movimiento circular, que se consideraba el perfecto y, por lo tanto, adecuado para los desplazamientos en el cielo.

Según esta concepción, parte de los prejuicios de la antigüedad y Edad media, lo que ocurría en el cielo debía ser cualitativamente distinto de lo concerniente a la Tierra, dado que a la realidad celeste se le atribuían todas las características de la perfección.

Mil trescientos años después de haberse formulado el geocentrismo universal, Copérnico afirmó en Polonia que se podían efectuar los cálculos sobre los movimientos de los cuerpos celestes situando en el centro del universo al Sol, en lugar de la Tierra. Por otra parte, Copérnico respetó parte de la Astronomía tolomeica.

Más tarde, por caminos distintos, Kepler y Galileo condujeron a la depuración del modelo heliocéntrico. Con sus observaciones, Kepler destruyó el primer prejuicio medieval. Descubrió que Marte no rotaba alrededor del Sol en órbita circular, sino en elipse, uno de cuyos focos estaba ocupado por el Sol. Y extendió su descubrimiento a las órbitas de todos los cuerpos del sistema solar (distinguiéndolo ya del universo), calculó el movimiento elíptico de los planetas alrededor del Sol, y el de los satélites alrededor de los planetas (leyes de Kepler sobre el movimiento planetario). Mientras tanto, Galileo descubrió la composición de la Vía Láctea y las manchas Solares, y formuló matemáticamente la caída libre de los cuerpos pesados sobre la superficie terrestre.

Newton, quien nació el mismo año que murió Galileo (1642), integró y ordenó matemáticamente las leyes sobre la caída de los cuerpos y sobre el movimiento planetario, sintetizándolos en un único principio del movimiento universal: Ley de la gravitación universal, misma que habría de corregirse e incluirse en la Teoría de la relatividad de Albert Einstein.

2.4.2 MODELOS EN LAS CIENCIAS SOCIALES

La investigación en Ciencias Sociales consta de hechos cuya estructura es distinta a la de los fenómenos naturales, pues los acontecimientos sociales están constituidos por procesos en donde cada etapa está condicionada y es a la vez condicionante de las demás, formando con ello una red de causas integrantes del mismo proceso, posibilitando así, la presencia de diversas tendencias en él. Dicho proceso se explica en función de su propio desarrollo, es decir, por medio de las fuerzas y condiciones generadas dentro de un contexto o marco de referencia.

Así, por ejemplo, cuando el historiador se pregunta las causas que originaron la Revolución Mexicana, no toma la noción de causa en el sentido preciso que lo hacen las Ciencias Naturales (antecedente real y productor de un hecho); se refiere, más bien, a los motivos o intenciones que impulsaron a los hombres (voluntaria o involuntariamente) a obrar en cierto sentido, dada la situación social de aquella época, las circunstancias (tanto internas como externas), los intereses de las distintas clases, etcétera.

Con la Revolución no sólo se trató de combatir la dictadura de Porfirio Díaz (desde 1877 hasta 1911), sino también la alianza entre criollos y mestizos liberales, mismos que se adueñaron de las propiedades del clero (Iglesia) y de las tierras comunales de los municipios, provocando con ello que la propiedad territorial -casi la única fuente de riqueza en el México de entonces- se encontrara no sólo acaparada en manos de una minoría, sino también manejada de una manera completamente ineficaz, añadiendo a ello el trato inhumano que soportaban los peones de los hacendados.

En consecuencia, surgía una ideología o doctrina que propugnaba por la necesidad de una reforma agraria o repartición de la tierra: “La tierra es de quien la trabaja”, impulsada por el caudillismo que, aunque con distintas tendencias (Villa, Zapata, Madero), pretendía contrarrestar “Sufragio efectivo, no reelección”, la política dictatorial e injusta del presidente Díaz, caracterizando este acontecimiento no sólo bajo una problemática económica, sino también social, política y hasta cultural.

Habrás detectado cómo las causas de un hecho social están de tal forma interconectadas que se corresponden con sus propios efectos, mismos que son causas a otro nivel del proceso. Así en las Ciencias Naturales un modelo es una forma de representar un fenómeno; en las Ciencias Sociales, por el contrario, la construcción de modelos comprende diversas actividades: desde la construcción de ecuaciones y simulaciones informáticas, hasta representaciones gráficas que relacionan fenómenos.

Por ejemplo, en Economía -al igual que en el resto de las Ciencias Sociales-, no es posible la experimentación directa (como ocurre en las Ciencias Naturales), por lo que los modelos económicos son un excelente instrumento para la planeación y administración eficiente de un país, siendo básicos para explicar el desarrollo del mismo.

Para la elaboración de un modelo económico es necesario considerar tanto la demanda como la oferta de un bien, lo cual es importante estudiar para considerar el costo de producción y el volumen para la elaboración de mercancías. La economía en las sociedades capitalistas tiene una “formación cíclica” debido a que cada una de ellas decide de acuerdo con sus necesidades, posibilidades y capacidades, qué, cuándo y cómo producir.

El ciclo económico es un conjunto de fenómenos, dentro de la producción capitalista, que se sucede en un determinado lapso bajo la consecuencia de las siguientes cinco fases: crisis, recesión, depresión, recuperación y auge.

Distintas fases en el modelo del ciclo económico:

Crisis: Hay desequilibrio notable entre la oferta y la demanda que provoca la quiebra de muchas empresas, además aparece un grave incremento en el desempleo y subempleo.

Recesión: Se presenta un retroceso en la actividad económica en general, disminuyendo notablemente la producción, el comercio, la barca, etcétera.

Depresión: Prácticamente se detiene el proceso de producción, generando no sólo estancamiento, sino el hundimiento general de la Economía.

Recuperación: Se caracteriza por la reanimación de las actividades económicas; aumento del empleo, la producción, la inversión, etcétera.

Auge: La actividad económica se encuentra en un periodo de prosperidad y apogeo, representando todo lo contrario a la depresión. El auge durará de acuerdo a las condiciones económicas prevalecientes, hasta que se presenta una nueva crisis y, con ella, un nuevo ciclo económico.

Existen muchas y muy variadas teorías con relación a la crisis. Te presentamos ahora cuatro modelos de interpretación con relación a las causas que la provocan:

1. Modelo de interpretación monetaria.

Si en los periodos de auge toda la producción se vende, existe una oferta de mercancías inferior a la demanda solvente. Por el contrario, en época de crisis la oferta es superior a la demanda, provocando con ello que no se venda en su totalidad la producción, ya que la demanda se estimula por medios artificiales: publicidad, moda, tarjetas de crédito, etcétera.

2. Modelo de interpretación por medio de las innovaciones tecnológicas.

ndustriales introducen innovaciones tecnológicas provocando a corto plazo sobreproducción -baja en los precios y, consecuentemente, en las ganancias-, lo cual precipita la crisis.

3. Modelo que relaciona la crisis con la inversión y el consumo.

El aumento del ingreso se destina en menor proporción al consumo y en mayor al ahorro, cambiando así los pronósticos de los capitalistas, que esperan que la demanda aumente como consecuencia del incremento al ingreso. Esta es la razón por la cual cuando disminuye el consumo, los inversionistas se abstienen de invertir, pues se prevé que el rendimiento de su capital no será el deseado por ellos, trayendo consigo una serie de fenómenos económicos que al propagarse y multiplicarse ocasionan finalmente la crisis.

4. Modelo de interpretación marxista.

Las crisis surgen debido a que algunas mercancías no logran venderse en el mercado, generándose una sobreproducción con relación a la demanda y un subconsumo por lo que corresponde a la oferta. La sobreproducción se genera porque al producir una gran cantidad de artículos, éstos no llegan a ser consumidos debido a la incapacidad de compra o falta de solvencia económica de mucha gente; el subconsumo, porque no obstante que hay sobreproducción, esto se logra sólo en algunos artículos, mientras que otros básicos no se producen en cantidad suficiente para satisfacer las necesidades.

Considerando a la Economía mexicana dentro de las formaciones sociales capitalistas (no obstante sus características peculiares), intenta ubicarla en su situación actual, dentro de alguna de las fases del ciclo económico del modelo que aparece en el tema de Modelos Sociales. Argumenta los motivos de tu elección; cuando mucho medía cuartilla (mitad de una hoja de papel).

Hasta aquí hemos visto, que las ciencias formales no formulan enunciados que estén directamente relacionados con la realidad física-sensible, sino que manejan sistemas de símbolos y funciones, en cambio, las ciencias factuales el problema se resuelve confrontando el enunciado en cuestión con los hechos a que él se refiere. Es decir, que las formales, se bastan a sí mismas, en cuanto a sus contenidos y métodos de prueba, lo cual les imprime un carácter de autosuficiencia. Por otro lado las factuales dependen absolutamente de los hechos, tanto por lo que respecta al contenido (significado), como la experiencia del mismo para la contrastación.

Por otra parte también revisamos, el papel que desempeñan los Modelos en el campo de las Ciencias Naturales, como en las Ciencias Sociales estos son:

− Modelos en las Ciencias Naturales: Recuerda que la investigación en esta área de la ciencia está encaminada a comprender la relación causal (causa o causas) de los fenómenos, es decir, qué hechos determinan a otros necesariamente, describen y explican la naturaleza a través del análisis y de la síntesis, de la inducción y de la estadística, de la observación y de la experimentación.

− Modelos en las Ciencias Sociales: La investigación en Ciencias Sociales consta de hechos cuya estructura, es distinta a la de los fenómenos naturales, pues los acontecimientos sociales están constituidos por procesos en donde cada etapa está condicionada, formando con ello una red de causas integrantes del mismo proceso, posibilitando así, la presencia de diversas tendencias en él.

2.5 LOS MODELOS COMO UNA FORMA DE INTERPRETACIÓN DE LA REALIDAD

Toda interpretación de la realidad se constituye en un modelo de la misma. Desde los mitos -relatos que atribuyen a seres divinos el origen de la naturaleza- hasta la Religión, la Filosofía y la misma Ciencia.

Mitológicamente se representaba al mundo físico de múltiples maneras: una línea finita en el horizonte, de la cual sus extremos eran abismos que conducían a la nada; el mundo, esférico, era sostenido por la espalda de Atlas (hijo de Zeus) para cumplir eternamente una condena.

Para la Religión toda interpretación del mundo no es más que una “revelación” divina contenida en sus respectivos libros sagrados, llámense éstos El libro de los muertos (egipcio), El Corán (musulmán), o bien La Biblia (hebrea); donde no sólo se hace referencia a la creación del mundo físico, sino también a las formaciones sociales y a las leyes impuestas a los hombres por su Creador.

La realidad ha sido tomada como algo análogo de Mundo, Ser, Totalidad, Naturaleza, Universo, etc., convirtiéndose dichos términos en modelos que pretenden interpretarla.

La matemática define al Universo como el “Conjunto de todos los conjuntos” (aquel conjunto que ya no es subconjunto de un conjunto mayor); siendo un conjunto, una “serie de elementos que comparten características comunes”; y un elemento es aquella “sustancia que no se puede descomponer en otras”, es decir, el resultado de un proceso de análisis, y a partir del cual se empieza a interpretar la realidad.

En efecto, se considera el “hecho” (propiedad, acción o evento cualquiera) como el “elemento observable”, pero a partir del momento en que es interpretado, es decir, revestido de una significación relativa a un contexto más amplio, muestra que un simple elemento observable posee una significación que puede permanecer enteramente local en el espacio y tiempo. Por consiguiente, un hecho es siempre el producto de la composición o unión entre una parte provista por los objetos (características) y otra construida por el sujeto (interpretación), siendo la intervención de este último tan importante, que puede llegar a una deformación de lo observado.

Contrariamente a ello, el criterio de objetividad parte de que los objetos pueden ceñirse a un sólo esquema a fin de ser “registrados” sin prejuicios de su diferenciación y descripción. No obstante, esta postura cada vez es más difícil de sostener (aún tratándose de ciencias como Física y Química), ya que el proceso de conocimiento cuenta tanto con un sujeto como con un objeto (Métodos de Investigación I; primer capítulo: conocimiento), y la relación entre ambos trae como resultado una interpretación variable.

Podemos concluir con dos enunciados fundamentales que se desprenden de los modelos como formas de interpretación de la realidad:

1. Todo modelo que interpreta la realidad es aproximado, limitado, relativo y parcial; por lo tanto, factible de perfeccionarse.
2. La imposibilidad de construir un modelo que interprete a la realidad en su totalidad.

2.5.1 INTERPRETACIÓN CIENTÍFICA

La construcción de modelos de fenómenos -tanto naturales como sociales-, es una de las tareas fundamentales del quehacer científico, puesto que las ciencias en su conjunto no aspiran a otra cosa que convertirse en un macromodelo que interprete a la realidad en su totalidad.

Sin embargo, los acontecimientos son, por lo general, demasiado complejos como para poder comprenderlos en todos y cada uno de sus aspectos. En cambio, cuando singularizamos o abstraemos (separamos) determinadas variables, realizamos ya un modelo idealizado del acontecimiento estudiado.

Sustituimos, así, la parte del universo que estamos invadiendo, por un modelo de estructura similar pero más sencillo. Los “hechos científicos”, entonces, se convierten en modelos de los “hechos reales”. Es el caso, por ejemplo, de Niels Bohr, quien fue capaz de combinar unitariamente el núcleo duro del experimento de dispersión; las leyes simples, acerca de la frecuencia en el espectro del hidrógeno; la regularidad de las longitudes de onda de los rayos x emitidos por diferentes elementos, y la teoría de los cuentos de Planck.

Bohr, al estilo de Kepler, demostró que el átomo se podía representar como un sistema solar en el cual cada electrón tiene su propia órbita, y que únicamente emite luz o rayos x cuando pasa de una órbita de mayor energía a otra de energía menor; además el modelo fue utilizado para predecir ciertas propiedades de los átomos, partiendo simplemente del número de electrones que contiene. De la misma manera, quedó explicado por qué los átomos sólo emiten o absorben luz de ciertas frecuencias.

Igualmente se pudieron interpretar los aspectos complejos y fue posible encontrar los niveles de energía de los electrones en los diferentes átomos; así, el modelo pudo ser utilizado para interpretar las leyes de la Química, interpretándose entonces, como confusas y misteriosas. Por último, explicó, por qué los diferentes átomos tienen distintas propiedades; por qué algunos son metálicos y otros no; por qué otros son gases inertes, etcétera.

mayoría de los casos, “cuantas veces quiera”, y dentro de un cierto radio de acción puede, casi a voluntad, realizar sus observaciones y experimentos.

Por otra parte, y bajo circunstancias distintas a las de las Ciencias Naturales, también las disciplinas sociales pretenden encontrar algún principio teórico, de una generalidad tal que se deduzcan e interpreten todos los acontecimientos sociales. Ya en reiteradas ocasiones se han postulado principios teóricos de máxima universalidad; no obstante ello, la complejidad de las relaciones sociales ha dificultado la elaboración de modelos fructíferos y coherente.

En un principio los expertos de las disciplinas sociales tomaban “prestados” modelos de otras áreas (naturales), que ocasionalmente permitían explicar aspectos parciales de la sociedad. Spengler, por ejemplo, sostuvo que todos los fenómenos humanos que ocurren dentro de la cultura de una sociedad determinada, se explican a partir de una ley de origen biológico que sobrepasa todas las diferencias y casos específicos de cada cultura, ya que todas las culturas -según él-, constan de un “ciclo vital”: nacimiento, decadencia y muerte.

En el mismo caso se encuentra Carlos Marx, pues estableció que la explicación de los fenómenos o procesos sociales, debe partir del principio de que el modo de producción de la vida material condiciona la vida social, política, etc., esto es, afirma que la superestructura de una sociedad -la conciencia social- está determinada por la estructura -el factor económico-.

Esto queda explicado mediante el siguiente modelo:

Super estructura

Fuerzas productivas Relaciones de producción

Así, el marxismo establece una visión estructural de la sociedad, en la que destaca el predominio de la estructura (cimientos del edificio social) económica sobre las demás.

Originalmente la noción de “estructura” perteneció al lenguaje arquitectónico. Sólo recientemente surgieron modelos generales y específicos para la comprensión social.

2.5.2 INTERPRETACIÓN FILOSÓFICA

El surgimiento de la Filosofía como interpretación de la realidad, se debe a la facultad de generar explicaciones racionales (y no creencias imaginarias) del acontecer, tanto natural como social, sustituyendo con ello los mitos -narraciones que refieren, imaginariamente, a seres sobrenaturales las causas de lo natural.

La Filosofía nace en Grecia en el siglo VII a.C., precisamente cuando el hombre es capaz de atribuir causas naturales a los efectos naturales, anticipándose a la ciencia propiamente constituida.

Tradicionalmente se suelen marcar tres periodos en la Filosofía de la Grecia clásica:

1. Periodo cosmológico. La preocupación fundamental se formuló con la pregunta. ¿Cuál es el arché, es decir, el origen, principio o fundamento de todas las cosas?.
2. Periodo antropológico. Señala como prioridad la pregunta. ¿Qué es el hombre y cuál es su destino?.
3. Periodo sintético. Se constituye por la relación recíproca hombre-naturaleza, y la pregunta. ¿Cuál es el lugar del hombre en el cosmos?.

Es en este tercer periodo, siglo V a. C., donde nos detendremos. -no tanto porque con él termine toda interpretación filosófica, sino porque su planteamiento ha sido significativo en la mayoría de los acontecimientos científicos, económicos, políticos y culturales que han rodeado al desarrollo histórico-social hasta nuestros días-, además porque nos interesa exponer en forma breve y fragmentada, un aspecto de la filosofía de Platón, uno de los máximos exponentes de este último periodo de la filosofía en la Grecia clásica.

No obstante que Platón es el primer filósofo sistemático ( su filosofía intentó abarcar cualquier problemática de su época), nos limitaremos a comentar algunos rasgos de su “Teoría del conocimiento” (origen, límites y alcances del conocimiento humano).

Platón afirmaba que los sentidos son incapaces de proporcionarnos un conocimiento válido, pues el conocimiento legítimo se basa en los razonamientos.

A través de la percepción sensorial obtenemos sólo “opiniones” (doxa), mientras que por medio de la razón alcanzamos el conocimiento (episteme). Por lo tanto, la opinión no es más que la facultad para juzgar lo “aparente”, es decir, tal como las cosas se nos presentan a nuestros sentidos; oponiéndose a ella la episteme, que por medio de la razón capta lo que existe “tal como existe”.

Platón concibe dos mundos: El mundo sensible, en el que se captan los objetos y acontecimientos físicos, los cuales son mera apariencia, reflejo y sombra del mundo verdadero, y el mundo inteligible que se refiere al mundo verdadero, invariable y eterno.

Para ilustrar el caso, recurrimos a la llamada Alegoría de la caverna (Libro VII: “La República”, en: Diálogos de Platón):

“Pensamos en unos hombres viviendo desde niños en una caverna subterránea, cuya entrada abierta ampliamente hacia la luz, se extiende a todo lo ancho de la cueva; en ella se encuentran con los brazos, piernas y cuello atados, de tal manera que permanecen inmóviles y sólo pueden ver lo que tienen enfrente, que es el muro de la misma caverna, en el cual contemplan figuras de distinta talla y forma, que se proyectan como sombras desde la parte alta de la caverna. Llegado el momento, uno de aquellos hombres logra desatar sus ligaduras, ascendiendo hasta la abertura de la caverna, encontrándola tan iluminada que lo ciega por un momento. Luego que sus ojos se acostumbran a la luz, se da cuenta del mundo verdadero, percatándose que ha vivido en el engaño, creyendo como verdaderas las sombras del mundo real. Regresará este hombre a los abismos de la cueva a contar a los demás sus experiencias y a motivarlos para que se desaten también. Sin embargo, lo único que consigue es que algunos se enfurezcan contra él atacándolo, y otros se burlen y lo llamen loco”.

El pasaje anteriormente relatado nos remite a una de las múltiples y diversas formas en que los filósofos de las distintas épocas, han expuesto su interpretación de la realidad. Estas interpretaciones son fundamentales y necesarias para la visión del mundo, es decir, la concepción cada vez más cercana (y paradójicamente, más lejana), tanto del macrocosmos (macro = grande), como del microcosmos (micro = pequeño), de los cuales formamos parte.

En nuestros días, la Ciencia y la Filosofía se constituyen como discursos complementarios e indispensables que, pese a sus diferencias metodológicas, poseen un quehacer común: la interpretación racional, objetiva y sistemática de nuestro entorno; intentando con ello crear, en la medida de lo posible un modelo que explique e interprete la realidad en su totalidad.

Menciona las características de cada una de las interpretaciones que acabas de estudiar. (Interpretación Científica y Filosófica). Utiliza el siguiente cuadro.

Hasta aquí podemos mencionar lo siguiente:

Los Modelos son una interpretación de la realidad en la medida que son explicaciones o representaciones simplificadas de una teoría. La manera de interpretar es diferente si se trata de las ciencias naturales o de las ciencias sociales.

Recuerda que la construcción de los modelos de fenómenos tanto naturales como sociales, es una de las tareas fundamentales del quehacer científico, puesto que las ciencias en su conjunto no aspiran a otra cosa que convertirse en un macromodelo que interprete a la realidad en su totalidad.

El surgimiento de la Filosofía como interpretación de la realidad, se debe a la facultad de generar explicaciones racionales del acontecer, tanto natural como social, sustituyendo con ello los mitos, narraciones que refieren, imaginariamente, a seres sobrenaturales las causas de lo natural.

Si tienes alguna duda con respecto al tema, revisa y estúdialo nuevamente y/o acude con tu asesor de contenido.

A lo largo de este material has participado en la construcción de “Modelos”, para explicar la realidad tanto en el campo científico como el social. Dada la importancia que resulta esta cuestión. Te invitamos a verificar tu aprendizaje de los temas que has estudiado y que se encuentran en este capítulo. A continuación te presentamos el siguiente esquema, el cual relaciona cada uno de los temas importantes que aparecen en él.

Modelos científicos

Interpretación

Para que apliques tus conocimientos sobre los temas que estudiaste en este capítulo, contesta las siguientes preguntas a partir del texto que se presenta.

CRICK, Francis Harry Compton Bioquímico inglésNacido: en Northampton, el 8 de junio de 1916.

Crick estudió en la Universidad de Londres y se marchó para obtener su doctorado a Cambridge. En un principio, Crick era físico y trabajó en este campo de la ciencia durante la Segunda Guerra Mundial, cuando estuvo relacionado con la investigación sobre el radar.

Sin embargo, los años de la guerra habían visto el comienzo de la revolución de la bioquímica. Martin (516) y Synge (516a) habían desarrollado la técnica de la cromatografía de papel, que hacía posible la separación de complejas mezclas bioquímicas, en sus distintos componentes.

El desarrollo de los reactores nucleares significaba que los radioisótopos iban a estar disponibles en cantidad y se podrían utilizar para marcar un cierto compuesto. (Este trabajo fructificaría, de hecho, con el trabajo de Calvin (519).

Al mismo tiempo, los bioquímicos estaban dándose cuenta de que los ácidos nucleicos, en lugar de las proteínas, eran el instrumento por medio del cual se heredaban los caracteres físicos, y que el ácido desoxirribonucleico (DNA) de los cromosomas era el compuesto químico clave de la vida.

La química ortodoxa de los ácidos nucleicos había sido desarrollada por Todd (512) pero se necesitaba todavía algo más. Los detalles precisos de la estructura de la molécula gigante intacta de DNA se estaban buscando y los métodos de análisis químico hasta entonces establecidos eran insuficientes para tal propósito. Se requerían nuevos métodos de instrumentación de la física.

Durante aquel tiempo, bajo la dirección de Perutz (529a), una verdadera galaxia de científicos preocupados por la física estaba desviando su atención hacia la bioquímica en Cambridge y sus estudios minuciosos establecieron la ciencia de la biología molecular, que es una fusión de la biología, la química y la física.

Uno de los métodos de estudiar la estructura interna de grandes moléculas es la difracción de los rayos x. Wilkins (528a) estudió la molécula de DNA de esta manera y para el año 1953 los datos obtenidos proporcionaron información específica sobre los tipos de regularidades que aparecían en la molécula. El problema era encontrar la mejor manera de interpretar dichas regularidades en términos atómicos.

Crick era uno de aquellos físicos que desvió su atención hacia la bioquímica, o mejor dicho, hacia la biología molecular, y con él estaba también un joven americano, Watson (528c). Juntos tuvieron en cuenta los datos obtenidos del experimento de Wilkins de la difracción de los rayos X, Pauling (478), en el año 1951, proporcionó evidencias convincentes del hecho de que las moléculas de proteínas fibrosas, como la colagena del tejido conectivo, existían en forma de hélices (forma que generalmente se llama de escalera de caracol). Era sencillo asumir que los ácidos nucleicos tenían una estructura similar, pero esto solo no era suficiente. Sería idóneo si se pudiera encontrar una estructura que coincidiera con los datos obtenidos mediante la difracción de los rayos X y que explicara el hecho clave del DNA: su capacidad de reduplicación que daba lugar a una réplica de sí mismo.

Desde la época de Flemming (289), tres cuartos de siglo antes, se había sabido que los cromosomas formaban réplicas de ellos mismos durante la mitosis y cuando se volvió a descubrir el trabajo de Mendel (250) en 1900 se vio rápidamente que dicha duplicación de los cromosomas era el punto clave de la herencia y de la ciencia de la genética. Puesto que se llegó a ver a los cromosomas como formados esencialmente por una cadena de moléculas de DNA, significaba que dicha molécula debería formar también una réplica de sí misma.

Crick y Watson, en un trabajo clásico publicado en 1953, sugirieron, por lo tanto, que la molécula de DNA consistía en una doble hélice formada por eslabones del azúcar fosfatado, cuya existencia se conocía gracias al trabajo de Todd en la molécula del ácido nucleico. Las bases nitrogenadas se extendían hacia el centro de la hélice a partir de cada uno de los dos eslabones acercándose una a otra.

Las bases nitrogenadas son de distintos tamaños y si la doble hélice debe tener una anchura uniforme, una unidad de adenina puede acercarse solamente a una timina o a una citosina, pero nunca a una de guanina y una unidad de timina puede acercarse a una de adenina o de guanina, pero nunca a una de citosina; y así sucesivamente. Se puede conseguir la anchura uniforme si se supone que una base de adenina de uno de los eslabones se aproxima siempre a una de timina del otro eslabón; mientras que la guanina de uno de los eslabones se aproxima siempre a la citosina del otro. Esto explicaría elegantemente el fenómeno de que el número de unidades de timina y de adenina sea igual y que el número de unidades de guanina y citosina sea igual también.

Mas adelante parecía razonable sugerir que en el proceso de la reduplicación, las dos cadenas de la doble hélice se desenrollaban. Cada una de las hélices podía entonces servir como modelo para formar la hélice complementaria. Donde existía una adenina se podía seleccionar una timina del medio y viceversa, y donde existía una guanina se podía seleccionar una citosina del medio y viceversa. De esta manera, la hélice 1 sintetizaría una nueva hélice 2 y la hélice 2 sintetizaría una nueva hélice1, de modo que al final el resultado serían dos hélices dobles 1-2 donde solo había existido previamente una.

Cuando se propuso primeramente el modelo de Watson y Crick no era más que un invento sacado de la nada que explicaba satisfactoriamente los fenómenos observados. Sin embargo, después de una década de trabajos ingentes de experimentación llevados a cabo en muchos laboratorios, cada una de las piezas de evidencia reunidas trabajosamente parecían confirmar el modelo que actualmente está generalmente aceptado por los bioquímicos.

Crick dio el nombre de Hélice Dorada a su casa de Cambridge y para él y para el mundo de la ciencia la hélice era realmente dorada. Crick, Watson y Wilkins compartieron el premio Nobel de medicina y fisiología en 1962, al mismo tiempo que en aquel año el premio de química fue concedido a otros miembros del grupo de Cambridge, Perutz (529a) y Kendrew (529). Cuatro años antes el premio de química había sido concedido a Sanger (531), también otro miembro del grupo. La biología molecular era realmente un tipo de “onda del futuro”.

La nueva imagen de la molécula DNA abrió fructíferas avenidas a la investigación. El trabajo de Fraenkel.Conrat (517) estaba demostrado, con claridad suficiente, que la molécula de los ácidos nucleicos no solo formaba una réplica de sí misma, sino que era capaz de sintetizar una proteína específica. El mecanismo por el cual se podía efectuar este proceso (el código genético) era más penoso de dilucidar que el de la mera reduplicación. Hombres como Hoagland (528d), Ochoa (499) y el propio Crick estuvieron trabajando asiduamente en él y al comienzo de los años sesenta se habían realizado progresos considerables y alentadores.

Crick pasó los años de 1959 y 1960 en los Estados Unidos dando conferencias en Harvard, en el Rockefeller Institute y en Johns Hopkins.^*

A continuación contesta lo que se te pide:

1. Escribe algunas de las características del modelo científico de Crick y Watson.
2. ¿Qué tipo de modelo es el que propusieron Crick y Watson para explicar la molécula de DNA?.

*

Tomado de: ASIMOV, Isaac. Enciclopedia Biográfica de Ciencia y Tecnología. Alianza editorial, Madrid, España pág. 711

713.

3. ¿Cuál es la importancia del modelo de Crick y Watson en la investigación científica?.

4. ¿Qué papel tuvieron las aportaciones de Wilkins, Pauling y Chargaff en la elaboración de la teoría científica y el modelo del DNA en Crick y Watson?.

En este apartado del capítulo, se te orientará sobre los elementos que debiste considerar para realizar o responder las Actividades Integrales. Si se te presenta alguna duda acude con tu asesor de Métodos de Investigación.

Respuestas:

1. Una de las características es representar un enlace entre lo abstracto de la teoría y lo concreto de la realidad, con el símbolo de la hélice dorada. Otra es permitir la comprobación empírica de la teoría. Como se confirmó después de décadas de trabajo de experimentación en muchos laboratorios. Esto contribuyó a que ese modelo fuera aceptado por los bioquímicos.
2. Un modelo verbal que expresa al modelo teórico mediante su descripción escrita. Con ese modelo teórico que es un modelo formal porque representa directamente a su teoría y está contenido en ella, Crick y Watson explicaron el fenómeno observado.
3. El abrir fructíferas avenidas a la investigación. Explicar la capacidad de reduplicación que daba lugar a una réplica de sí mismo, que es un hecho clave del DNA. Y penetrar en el conocimiento del código genético humano.

Un papel fundamental, porque sin los datos obtenidos del experimento de Wilkins de la difracción de los rayos x. Las evidencias de que las moléculas de proteínas fibrosas como la colagena del tejido conectivo, que existían en forma de hélice proporcionadas por Pauling y el trabajo de Chargaff que demostraba que dentro de la molécula de ácido nucleico existía una relación definida entre las bases nitrogenadas, Crick y Watson no hubieran creado su teoría y modelo de la molécula del DNA.

A continuación te presentamos cada uno de los temas importantes que aparecen en este fascículo, con la finalidad de que verifiques tu aprendizaje y observes la relación que guardan cada uno de ellos.

TEORÍAS DE TEORÍAS DE

REPRESENTACIONALES REPRESENTACIONALES

LAS CIENCIAS LAS CIENCIAS

utiliza un utiliza un

MODELO CIENTÍFICO

105

Con la finalidad de que apliques e integres los conocimientos adquiridos en los temas; “Teorías Científicas” y los “Modelos de Interpretación”. Te presentamos la lectura: La Unificación de la Física, en la cual encontrarás muchos elementos para analizar cómo se comprueba e interpretan las teorías científicas.

Para guiar tu lectura y obtener el máximo provecho de ella, utiliza las siguientes preguntas como una guía de estudio; ya que al dar respuesta a las mismas, someterás a prueba tus conocimientos y habilidades sobre los temas vistos en este fascículo.

PREGUNTAS:

1. Escribe las características y los elementos de la teoría de Stephen W. Hawking.
2. ¿Qué tipo de teoría es la que nos propone Stephen Hawking?.
3. ¿Cuáles son y en qué consisten las funciones de la teoría, según Hawking?.
4. Escribe la importancia de su teoría.
5. Escribe las características del modelo científico, de la teoría de cuerdas.
6. ¿A qué tipo de modelo se aproxima?.
7. Explica la importancia y la función del modelo de Hawking.
8. ¿Qué tipo de interpretación es la que fórmula Hawking?.

LA UNIFICACIÓN DE LA FÍSICA

Como vimos en el primer capítulo, sería muy difícil construir de un golpe una teoría unificada completa de todo el universo. Así que, en lugar de ello, hemos hecho progresos por medio de teorías parciales, que describen una gama limitada de acontecimientos y omiten otros o los aproximan por medio de ciertos números. (La química, por ejemplo, nos permite calcular las interacciones entre átomos, sin conocer la estructura interna del núcleo de un átomo.) En última instancia, se tiene la esperanza de encontrar una teoría unificada, consistente, completa, que incluiría a todas esas teorías parciales como aproximaciones, y que para que cuadraran los hechos no necesitaría ser ajustada mediante la selección de los valores de algunos números arbitrarios. La búsqueda de una teoría como ésa se conoce como “la unificación de la física”. Einstein empleó la mayor parte de sus últimos años en buscar infructuosamente esta teoría unificada, pero el momento aún no estaba maduro: había teorías parciales para la gravedad y para la fuerza electromagnética, pero se conocía muy poco sobre las fuerzas nucleares. Además, Einstein se negaba a creer en la realidad de la mecánica cuántica, a pesar del importante papel que él había jugado en su desarrollo. Sin embargo, parece ser que el principio de incertidumbre es una característica fundamental del universo en que vivimos. Una teoría unificada que tenga éxito tiene, por lo tanto, que incorporar necesariamente este principio.

Como describiré, las perspectivas de encontrar una teoría como ésta parecen ser mejores ahora, ya que conocemos mucho más sobre el universo. Pero debemos guardarnos de un exceso de confianza: ¡hemos tenido ya falsas auroras! A principios de este siglo, por ejemplo, se pensaba que todo podía ser explicado en términos de las propiedades de la materia continua; tales como la elasticidad y la conducción calorífica. El descubrimiento de la estructura atómica y el principio de incertidumbre pusieron un fin tajante a todo ello. De nuevo, en 1928, el físico y premio Nobel Max Born dijo a un grupo de visitantes de la Universidad de Gotinga, “la física, dado como la conocemos, estará terminada en seis meses”. Su confianza se basaba en el reciente descubrimiento por Dirac de la ecuación que gobernaría al protón, que era la otra única partícula conocida en aquel momento, y eso sería el final de la física teórica. Sin embargo, el descubrimiento del neutrón y de las fuerzas nucleares lo desmintió rotundamente. Dicho esto, todavía creo que hay razones para un optimismo prudente sobre el hecho de que podemos estar ahora cerca del final de la búsqueda de las leyes últimas de la naturaleza.

En los capítulos anteriores he escrito la relatividad general, la teoría parcial de la gravedad, y las teorías parciales que gobiernan a las fuerzas débil, fuerte y electromagnética. Las tres últimas pueden combinarse en las llamadas teorías de gran unificación, o TGU, que no son muy satisfactorias porque no incluyen a la gravedad y porque contienen varias cantidades, como las masas relativas de diferentes partículas, que no pueden ser deducidas de la teoría sino que han de ser escogidas de forma que se ajusten a las observaciones. La principal dificultad para encontrar una teoría que unifique la gravedad con las otras fuerzas estriba en que la relatividad general es una teoría “clásica”, esto quiere decir que no incorpora el principio de incertidumbre de la mecánica cuántica. Por otra parte, las otras teorías parciales dependen de la mecánica cuántica de forma esencial. Un primer paso necesario, por consiguiente, consiste en combinar la relatividad general con el principio de incertidumbre. Como hemos visto, ello puede tener algunas consecuencias muy notables, como que los agujeros negros no sean negros, y que el universo no tenga ninguna singularidad sino que sea completamente autocontenido y sin una frontera. El problema es, como se explicó en el capítulo 7, que el principio de incertidumbre implica que el espacio “vacío” está lleno de pares de partículas y antipartículas virtuales. Estos pares tendrían una cantidad infinita de energía y, por consiguiente, a través de la famosa ecuación de Einstein E = mc², tendrían una cantidad infinita de masa. Su atracción gravitatoria curvaría, por tanto, el universo hasta un tamaño uniformemente pequeño.

De forma bastante similar, se encuentran infinitos aparentemente absurdos en las otras teorías parciales, pero en todos estos casos los infinitos pueden ser suprimidos mediante un proceso de renormalización, que supone cancelar los infinitos introduciendo otros infinitos. Aunque esta técnica es bastante dudosa matemáticamente, parece funcionar en la práctica, y ha sido utilizada en estas teorías para obtener predicciones, con una precisión extraordinaria, que concuerdan con las observaciones. La renormalización , sin embargo, presenta un serio inconveniente a la hora de encontrar una teoría completa, ya que implica que los valores reales de las masas y las intensidades de las fuerzas no pueden ser deducidos de la teoría, sino que han de ser escogidos para ajustarlos a las observaciones.

Al intentar incorporar el principio de incertidumbre a la relatividad general se dispone de sólo dos cantidades que pueden ajustarse: la intensidad de la gravedad y el valor de la constante cosmológica. Pero el ajuste de estas cantidades no es suficiente para eliminar todos los infinitos. Se tiene, por lo tanto, una teoría que parece predecir que determinadas cantidades, como la curvatura del espacio-tiempo, son realmente infinitas, ¡a pesar de lo cual pueden observarse y medirse como perfectamente finitas! Durante algún tiempo se sospechó la existencia del problema de combinar la relatividad general y el principio de incertidumbre, pero, en 1972, fue finalmente confirmado mediante cálculos detallados. Cuatro años después se sugirió una posible solución, llamada “supergravedad”. La idea consistía en combinar la partícula de espín 2, llamada gravitón, que transporta la fuerza gravitatoria, con ciertas partículas nuevas de espín 3/2, 1, ½ y 0. En cierto sentido, todas estas partículas podrían ser consideradas como diferentes aspectos de la misma “superpartícula”, unificando de este modo las partículas materiales de espín ½ y 3/2 con las partículas portadoras de fuerza de espín 0, 1 y 2. Los pares partícula/antipartícula virtuales de espín ½ y 3/2 tendrían energía negativa, y de ese modo tenderían a cancelar la energía positiva de los pares virtuales de espín, 2, 1 y 0.

Esto podría hacer que muchos de los posibles infinitos fuesen eliminados, pero se sospechaba que podrían quedar todavía algunos infinitos. Sin embargo, los cálculos necesarios para averiguar si quedaban o no algunos infinitos sin cancelar eran tan largos y difíciles que nadie estaba preparado para acometerlos. Se estimó que, incluso con un ordenador, llevarían por lo menos cuatro años, y había muchas posibilidades de que se cometiese al menos un error, y probablemente más. Por lo tanto, se sabía que se tendría la respuesta correcta sólo si alguien más repetía el cálculo y conseguía el mismo resultado, ¡ y eso no parecía muy probable!.

A pesar de estos problemas, y de que las partículas de las teorías de supergravedad no parecían corresponderse con las partículas observadas, la mayoría de los científicos creía que la supergravedad constituía probablemente la respuesta correcta al problema de la unificación de la física. Parecía el mejor camino para unificar la gravedad con las otras fuerzas. Sin embargo, en 1984 se produjo un notable cambio de opinión en favor de lo que se conoce como teorías de cuerdas. En estas teorías, los objetos básicos no son partículas que ocupan un único punto del espacio, sino objetos que poseen una longitud pero ninguna otra dimensión más, similares a trozos infinitamente delgados de cuerda. Estas cuerdas pueden tener extremos (las llamadas cuerdas abiertas), o pueden estar unidas consigo mismas en lazos cerrados (cuerdas cerradas). Una partícula ocupa un punto del espacio en cada instante de tiempo. Así, su historia puede representarse mediante una línea en el espacio-tiempo (la “línea del mundo”). Una cuerda, por el contrario, ocupa una línea en el espacio, en cada instante de tiempo. Por tanto, su historia en el espacio-tiempo es una superficie bidimensional llamada la “hoja del mundo”. (Cualquier punto en una hoja del mundo puede ser descrito mediante dos números: uno especificando el tiempo y el otro la posición del punto sobre la cuerda.) La hoja del mundo de una cuerda abierta es una cinta; sus bordes representan los caminos a través del espacio-tiempo de los extremos de la cuerda. La hoja del mundo de una cuerda cerrada es un cilindro o tubo; una rebanada transversal del tubo es un círculo, que representa la posición de la cuerda en un instante particular.

Dos fragmentos de cuerda pueden juntarse para formar una única cuerda; en el caso de cuerdas abiertas simplemente se unen por los extremos, mientras que en el caso de cuerdas cerradas la unión es similar a las dos piernas de un par de pantalones juntándose. De forma análoga, un único fragmento de cuerda puede dividirse en dos cuerdas. En las teorías de cuerdas, lo que anteriormente se consideraban partículas, se describen ahora como ondas viajando por la cuerda, como las ondulaciones de la cuerda vibrante de una cometa. La emisión o absorción de una partícula por otra corresponde a la división o reunión de cuerdas. Por ejemplo, la fuerza gravitatoria del Sol sobre la Tierra se describe en las teorías de partículas como causada por la emisión de un gravitón por una partícula en el Sol y su absorción por una partícula en la Tierra. En la teoría de cuerdas, ese proceso corresponde a un tubo o cañería en forma de H (la teoría de cuerdas, en cierto modo, se parece bastante a la fontanería). Los dos lados verticales de la H corresponden a las partículas en el Sol y en la Tierra, y el larguero transversal corresponde al gravitón que viaja entre ellas.

La teoría de cuerdas tiene una historia curiosa. Se inventó a fines de los años 60 en un intento de encontrar una teoría para describir la interacción fuerte. La idea consistía en que partículas como el protón y el neutrón podían ser consideradas como ondas en una cuerda. La interacción fuerte entre las partículas como el protón y el neutrón podían ser consideradas como ondas en una cuerda. La interacción fuerte entre las partículas correspondería a fragmentos de cuerda que se extenderían entre otros trozos de cuerda, como en una tela de araña, para que esta teoría proporcionase el valor observado para la interacción fuerte entre partículas, las cuerdas tenían que ser como tiras de goma con una tensión de alrededor de diez toneladas.

En 1974, Joel Scherk, de París, y John Schwarz, del Instituto de Tecnología de California, publicaron un artículo en el que mostraban que la teoría de cuerdas podía describir la fuerza gravitatoria, pero sólo si la tensión en la cuerda fuese mucho más elevada, alrededor de mil billones de billones de billones de toneladas (un 1 con treinta y nueve ceros detrás). Las predicciones de la teoría de cuerdas serían las mismas que las de la relatividad general a escalas de longitud normales, pero diferirían a distancias muy pequeñas, menores que una milésima de una millonésima de billonésima de billonésima de centímetro (un centímetro dividido por un 1 con treinta y tres ceros detrás). Su trabajo no recibió mucha atención, sin embargo, debido a que justo en aquel momento la mayoría de las personas abandonaban la teoría de cuerdas original para la interacción fuerte, en favor de la teoría basada en los quarks y los gluones, que parecía ajustarse mucho mejor a las observaciones. Scherk murió en circunstancias trágicas (padecía diabetes y sufrió un coma en un momento en que no había nadie cerca de él para ponerle una inyección de insulina). Así, Schwarz se quedó solo como defensor casi único de la teoría de cuerdas, pero ahora con un valor propuesto para la tensión de la cuerda mucho más elevado.

En 1984, el interés por las cuerdas resucitó de repente, aparentemente por dos razones. Una era que la gente no estaba haciendo, en realidad, muchos progresos, en el camino de mostrar que la supergravedad era finita o que podía explicar los tipos de partículas que observamos. La otra fue la publicación de un artículo de John Schwarz y Mike Green, del Queen Mary College, de Londres, que mostraba que la teoría de cuerdas podía ser capaz de explicar la existencia de partículas que tienen incorporado un carácter levógiro, como algunas de las partículas que observamos. Cualesquiera que fuesen las razones, pronto un gran número de personas comenzó a trabajar en la teoría de cuerdas, y se desarrolló una nueva versión, las llamadas cuerdas “heteróticas”, que parecía que podría ser capaz de explicar los tipos de partículas que observamos.

Las teorías de cuerdas también conducen a infinitos, pero se piensa que todos ellos desaparecerán en versiones como la de las cuerdas heteróticas (aunque esto no se sabe aún con certeza). Las teorías de cuerdas, sin embargo, presentan un problema mayor: parecen ser consistentes ¡sólo si el espacio-tiempo tiene o diez o veintiséis dimensiones, en vez de las cuatro usuales! Por supuesto, las dimensiones extra del espacio-tiempo constituyen un lugar común para la ciencia ficción; verdaderamente, son casi una necesidad para ésta, ya que de otro modo el hecho de que la relatividad implique que no se puede viajar más rápido que la luz significa que se tardaría demasiado tiempo en viajar entre estrellas y galaxias. La idea de la ciencia ficción es que tal vez se puede tomar un atajo a través de una dimensión superior. Es posible imaginárselo de la siguiente manera. Supongamos que el espacio en el que vivimos tiene sólo dos dimensiones y está curvado como la superficie de una argolla de ancla o toro. Si se estuviese en un lugar del lado interior del anillo y se quisiese ir a un punto situado enfrente, se tendría que ir alrededor del lado interior del anillo. Sin embargo, si uno fuese capaz de viajar en la tercera dimensión, podría cortar en línea recta.

¿Por qué no notamos todas esas dimensiones extra, si están realmente ahí? ¿Por qué vemos solamente tres dimensiones espaciales y una temporal? La sugerencia es que las otras dimensiones están curvadas en un espacio muy pequeño, algo así como una billonésima de una billonésima de una billonésima de un centímetro. Eso es tan pequeño que sencillamente no lo notamos; vemos solamente una dimensión temporal y tres espaciales, en las cuales el espacio-tiempo es bastante plano. Es como la superficie de una naranja: si se la mira desde muy cerca está toda curvada y arrugada, pero si se la mira a distancia no se ven las protuberancias y parece que es lisa. Lo mismo ocurre con el espacio-tiempo: a una escala muy pequeña tiene diez dimensiones y está muy curvado, pero a escalas mayores no se ven ni la curvatura ni las dimensiones extra. Si esta imagen fuese correcta, presagiaría malas noticias para las aspirantes a viajeros: las dimensiones extra serían con mucho demasiado pequeñas para admitir una nave espacial entera. Plantea, sin embargo, otro problema importante, ¿Por qué deben estar arrolladas en un pequeño ovillo algunas de las dimensiones, pero no todas? Presumiblemente, en el universo primitivo todas las dimensiones habrían estado muy curvadas. ¿Por qué sólo se aplanaron una dimensión temporal y tres espaciales, mientras que las restantes dimensiones permanecieron fuertemente arrolladas?.

Una posible respuesta la encontraríamos en el principio antrópico. Dos dimensiones espaciales no parecen ser suficientes para permitir el desarrollo de seres complicados como nosotros. Por ejemplo, animales bidimensionales sobre una tierra unidimensional tendrían que trepar unos sobre otros para adelantarse. Si una criatura bidimensional comiese algo no podría digerirlo completamente, tendría que vomitar los residuos por el mismo camino por el que se los tragó, ya que si hubiese un paso a través de su cuerpo dividiría a la criatura en dos mitades separadas; nuestro ser bidimensional se rompería. Análogamente, es difícil de entender cómo podría haber circulación de la sangre en una criatura bidimensional.

También habría problemas con más de tres dimensiones espaciales. La fuerza gravitatoria entre dos cuerpos disminuiría con la distancia más rápidamente de lo que lo hace en tres dimensiones. (En tres dimensiones, la fuerza gravitatoria cae a ¼ si se duplica la distancia. En cuatro dimensiones caería a 1/8, en cinco dimensiones a 1/16, y así sucesivamente.) El significado de todo esto es que las órbitas de los planetas alrededor del Sol, como por ejemplo de la Tierra, serían inestables: la menor perturbación (tal como la producida por la atracción gravitatoria de los otros planetas) sobre una órbita circular daría como resultado el que la Tierra girara en espiral, o bien hacia el Sol o bien alejándose de él. O nos helaríamos o nos achicharraríamos. De hecho, el mismo comportamiento de la gravedad con la distancia en más de tres dimensiones espaciales significaría que el Sol no podría existir en un estado estable, en el que la presión compensase a la gravedad. O se rompería o se colapsaría para formar un agujero negro. En cualquier caso no sería de mucha utilidad como fuente de calor y de luz para la vida sobre la Tierra. A una escala más pequeña, las fuerzas eléctricas que hacen que los electrones giren alrededor del núcleo en átomos se comportarían del mismo modo que las fuerzas gravitatorias. Así, los electrones o escaparían totalmente del átomo o caerían en espiral en el núcleo. En cualquiera de los dos casos no podría haber átomos como nosotros los conocemos.

Parece evidente que la vida, al menos como nosotros la conocemos, puede existir solamente en regiones del espacio-tiempo en las que una dimensión temporal y tres dimensiones espaciales no están muy arrolladas. Esto significa que se podría recurrir al principio antrópico débil, en el supuesto de que se pudiese demostrar que la teoría de cuerdas permite al menos que existen tales regiones en el universo (y parece que verdaderamente lo permite). Podría haber perfectamente otras regiones del universo, u otros universos (sea lo que sea lo que eso pueda significar), en las cuales todas las dimensiones estuvieran muy arrolladas o en las que fueran aproximadamente planas más de cuatro dimensiones, pero no habría seres inteligentes en esas regiones para observar el número diferente de dimensiones efectivas.

Aparte de la cuestión del número de dimensiones que el espacio-tiempo parece tener, la teoría de cuerdas plantea aún otros problemas que tienen que ser resueltos antes de que pueda ser reconocida como la teoría unificada definitiva de la física. No sabemos aún si todos los infinitos se cancelarán unos a otros, o cómo relacionar exactamente las ondas sobre la cuerda con los tipos específicos de partículas que observamos. No obstante, es probable que en los próximos años se encuentren respuestas a estas preguntas, y que hacia el final de siglo sepamos si la teoría de cuerdas constituye verdaderamente la muy codiciada teoría unificada de la física.

Pero, ¿Puede haber en realidad una tal teoría unificada?. ¿O estamos tal vez persiguiendo únicamente un espejismo?. Parece haber tres posibilidades:

1. Existe realmente una teoría unificada completa, que descubriremos algún día si somos los suficientemente inteligentes.
2. No existe ninguna teoría definitiva del universo, sino una sucesión infinita de teorías que describen el universo cada vez con más precisión.
3. No hay ninguna teoría del universo; los acontecimientos no pueden predecirse más allá de cierto punto, ya que ocurren de una manera aleatoria y arbitraria.

Algunos sostendrían la tercera posibilidad sobre la base de que, si hubiese un conjunto completo de leyes, ello iría en contra de la libertad de Dios de cambiar de opinión e intervenir en el mundo. Es algo parecido a la vieja paradoja: ¿Puede Dios hacer una piedra tan pesada que El no pueda levantarla?. Sin embargo, la idea de que Dios pudiese querer cambiar de opinión es un ejemplo de la falacia, señalada por san Agustín, de imaginar a Dios como un ser que existe en el tiempo: el tiempo es una propiedad sólo del universo que Dios creó. Al parecer ¡sabía lo que quería cuando lo construyó!

Con el advenimiento de la mecánica cuántica hemos llegado a reconocer que los acontecimientos no pueden predecirse con completa precisión, sino que hay siempre un grado de incertidumbre. Si se quiere, puede atribuirse esa aleatoriedad a la intervención de Dios, pero se trataría de una interpretación muy extraña; no hay ninguna evidencia de que esté dirigida hacia ningún propósito. Si tuviera alguno no sería, por definición, aleatoria. En los tiempos modernos hemos eliminado de hecho la tercera posibilidad, redefiniendo el objeto de la ciencia: nuestra intención es formular un conjunto de leyes que nos permitan predecir acontecimientos sólo hasta el límite impuesto por el principio de incertidumbre.

La segunda posibilidad, la de que exista una sucesión infinita de teorías más y más refinadas, está de acuerdo con toda nuestra experiencia hasta el momento. En muchas ocasiones hemos aumentado la sensibilidad de nuestras medidas o hemos realizado un nuevo tipo de observaciones, descubriendo nuevos fenómenos que no eran predichos por la teoría existente, y para explicarlos hemos tenido que desarrollar una teoría más avanzada. No sería, por tanto, muy sorprendente si la generación actual de teorías de gran unificación estuviese equivocada, al pretender que nada esencialmente nuevo ocurrirá entre la energía de unificación electrodébil, de alrededor de 100 GeV, y la energía de gran unificación, de alrededor de mil billones de GeV. Podríamos, en verdad, esperar encontrar varios niveles de estructura más básicos que los quarks y electrones que ahora consideramos como partículas “elementales”.

Sin embargo, parece que la gravedad puede poner un límite a esta sucesión de “cajas dentro de cajas”. Si hubiese una partícula con una energía por encima de lo que se conoce como energía de Planck, diez millones de billones de GeV (un 1 seguido de diecinueve ceros), su masa estaría tan concentrada que se amputaría ella misma del resto del universo y formaría un pequeño agujero negro. De este modo, parece que la sucesión de teorías más y más refinadas debe tener algún límite a medida que vamos hacia energías cada vez más altas, por lo tanto, debe existir alguna teoría definitiva del universo. Por supuesto, la energía de Planck está muy lejos de las energías de alrededor de 100 GeV que son lo máximo que se puede producir en el laboratorio en el momento actual. ¡No salvaremos el hueco con aceleradores de partículas en un futuro previsible!. Las etapas iniciales del universo, sin embargo, fueron un ruedo en el que tales energías tuvieron que haberse dado. Pienso que hay una gran posibilidad de que el estudio del universo primitivo y las exigencias de consistencia matemática nos conduzcan a una teoría unificada completa dentro del período de la vida de alguno de los que estamos hoy aquí, siempre suponiendo que antes no nos aniquilemos a nosotros mismos.

¿Qué supondría descubrir realmente la teoría última del universo? Como se explicó en el capítulo 1, nunca podríamos estar suficientemente seguros de haber encontrado verdaderamente la teoría correcta, ya que las teorías no pueden ser demostradas. Pero si la teoría fuese matemáticamente consistente e hiciese predicciones que concordasen siempre con las observaciones, podríamos estar razonablemente seguros de que se trataría de la correcta. Llegaría a su fin un largo y glorioso capítulo en la historia de la lucha intelectual de la humanidad por comprender el universo. Pero ello también revolucionaría la comprensión de las leyes que lo gobiernan por parte de las personas corrientes. En la época de Newton, era posible, para una persona instruida, abarcar todo el conocimiento humano, al menos en términos generales. Pero, desde entonces, el ritmo de desarrollo de la ciencia lo ha hecho imposible. Debido a que las teorías están siendo modificadas continuamente para explicar nuevas observaciones, nunca son digeridas debidamente o simplificadas de manera que la gente común pueda entenderlas. Es necesario ser un especialista, e incluso entonces sólo se puede tener la esperanza de dominar correctamente una pequeña parte de las teorías científicas. Además, el ritmo de progreso es tan rápido que lo que se aprende en la escuela o en la universidad está siempre algo desfasado. Sólo unas pocas personas pueden ir al paso del rápido avance de la frontera del conocimiento, y tienen que dedicar todo su tiempo a ello y especializarse en un área reducida. El resto de la población tiene poca idea de los adelantos que se están haciendo o de la expectación que están generando. Hace setenta años, si tenemos que creer a Eddington, sólo dos personas entendían la teoría general de la relatividad. Hoy en día decenas de miles de graduados universitarios la entienden y a muchos millones de personas les es al menos familiar la idea. Si se descubriese una teoría unificada completa, sería sólo una cuestión de tiempo el que fuese digerida y simplificada del mismo modo y enseñada en las escuelas, al menos en términos generales. Todos seríamos capaces, entonces, de poseer alguna comprensión de las leyes que gobiernan el universo y son responsables de nuestra existencia.

Incluso si descubriésemos una teoría unificada completa, ello no significaría que fuésemos capaces de predecir acontecimientos en general, por dos razones. La primera es la limitación que el principio de incertidumbre de la mecánica cuántica establece sobre nuestra capacidad de predicción. No hay nada que podamos hacer para darle la vuelta a esto. En la práctica, sin embargo, esta primera limitación es menos restrictivaque la segunda. Ésta surge del hecho de que no podríamos resolver exactamente las ecuaciones de la teoría , excepto en situaciones muy sencillas. (Incluso no podemos resolver exactamente el movimiento de tres cuerpos en la teoría de la gravedad de Newton, y la dificultad aumenta con el número de cuerpos y la complejidad de la teoría.) Conocemos ya las leyes que gobiernan el comportamiento de la materia en todas las condiciones excepto en las más extremas. En particular, conocemos las leyes básicas que subyacen bajo toda la química y la biología. Ciertamente, aún no hemos reducido estas disciplinas al estado de problemas resueltos; ¡hemos tenido, hasta ahora, poco éxito prediciendo el comportamiento humano a partir de ecuaciones matemáticas! Por lo tanto, incluso si encontramos un conjunto completo de leyes básicas, quedará todavía para los años venideros la tarea intelectualmente retadora de desarrollar mejores métodos de aproximación, de modo que podamos hacer predicciones útiles sobre los resultados probables en situaciones complicadas y realistas. Una teoría unificada completa, consistente, en sólo el primer paso: nuestra meta es una completa comprensión de lo que sucede a nuestro alrededor y de nuestra propia existencia.

CONCLUSIÓN

Nos hallamos en un mundo desconcertante. Queremos darle sentido a lo que vemos a nuestro alrededor, y nos preguntamos: ¿Cuál es la naturaleza del universo?. ¿Cuál es nuestro lugar en él, y de dónde surgimos él y nosotros?. ¿Por qué es como es?.

Para tratar de responder a estas preguntas adoptamos una cierta “imagen del mundo”. Del mismo modo que una torre infinita de tortugas sosteniendo a una Tierra plana es una imagen mental, lo es la teoría de las supercuerdas. Ambas son teorías del universo, aunque la última es mucho más matemática y precisa que la primera. A ambas teorías les falta comprobación experimental: nadie ha visto nunca una tortuga gigante con la Tierra sobre su espalda, pero tampoco ha visto nadie una supercuerda. Sin embargo, la teoría de la tortuga no es una teoría científica porque supone que la gente debería poder caerse por el borde del mundo. No se ha observado que esto coincida con la experiencia, ¡salvo que resulte ser la explicación de por qué ha desaparecido, supuestamente, tanta gente en el Triángulo de las Bermudas!

Los primeros intentos teóricos de describir y explicar el universo involucraban la idea de que los sucesos y los fenómenos naturales eran controlados por espíritus con emociones humanos, que actuaban de una manera muy humana e impredecible. Estos espíritus habitaban en lugares naturales, como ríos y montañas, incluidos los cuerpos celestes, como el Sol y la Luna. Tenían que ser aplacados y había que solicitar sus favores para asegurar la fertilidad del suelo y la sucesión de las estaciones. Gradualmente, sin embargo, tuvo que observarse que había algunas regularidades: el Sol siempre salía por el este y se ponía por el oeste se hubiese o no se hubiese hecho un sacrificio al dios del Sol. Además, el Sol, la Luna y los planetas seguían caminos precisos a través del cielo, que podían predecirse con antelación y con precisión considerables. El Sol y la Luna podían aún ser dioses, pero eran dioses que obedecían leyes estrictas, aparentemente sin ninguna excepción, si se dejan a un lado historias como la de Josué deteniendo el Sol.

Al principio, estas regularidades y leyes eran evidentes sólo en astronomía y en pocas situaciones más. Sin embargo, a medida que la civilización evolucionaba, y particularmente en los últimos 300 años, fueron descubiertas más y más regularidades y leyes. El éxito de estas leyes llevó a Laplace, a principios del siglo XIX, a postular el determinismo científico, es decir, sugirió que había un conjunto de leyes que determinarían la evolución del universo con precisión, dada su configuración en un instante.

El determinismo de Laplace era incompleto en dos sentidos. No decía cómo deben elegirse las leyes y no especificaba la configuración inicial del universo. Esto se lo dejaba a Dios. Dios eligiría cómo comenzó el universo y qué leyes obedecería, pero no intervendría en el universo una vez que éste se hubiese puesto en marcha. En realidad, Dios fue confinado a las áreas que la ciencia del siglo XIX no entendía.

Sabemos ahora que las esperanzas de Laplace sobre el determinismo no pueden hacerse realidad, al menos en los términos que él pensaba. El principio de incertidumbre de la mecánica cuántica implica que ciertas parejas de cantidades, como la posición y la velocidad de una partícula, no pueden predecirse con completa precisión.

La mecánica cuántica se ocupa de esta situación mediante un tipo de teorías cuánticas en las que las partículas no tienen posiciones ni velocidades bien definidas, sino que están representadas por una onda. Estas teorías, cuánticas son deterministas en el sentido de que proporcionan leyes sobre la evolución de la onda en el tiempo. Así, si se conoce la onda en un instante, puede calcularse en cualquier otro instante. El elemento aleatorio, impredecible, entra en juego sólo cuando tratamos de interpretar la onda en términos de las posiciones y velocidades de partículas. Pero quizás ése es nuestro error: tal vez no existan posiciones y velocidades de partículas, sino sólo ondas. Se trata simplemente de que intentamos ajustar las ondas a nuestras ideas preconcedidas de posiciones y velocidades. El mal emparejamiento que resulta es la causa de la aparente impredictibilidad.

En realidad, hemos redefinido la tarea de la ciencia como el descubrimiento de leyes que nos permitan predecir acontecimientos hasta los limites impuestos por el principio de incertidumbre. Queda, sin embargo, la siguiente cuestión: ¿cómo o por qué fueron escogidas las leyes y el estado inicial del universo?.

En este libro he dado especial relieve a las leyes que gobiernan la gravedad, debido a que es la gravedad la que determina la estructura del universo a gran escala, a pesar de que es la más débil de las cuatro categorías de fuerzas. Las leyes de la gravedad eran incompatibles con la perspectiva mantenida hasta hace muy poco de que el universo no cambia con el tiempo: el hecho de que la gravedad sea siempre atractiva implica que el universo tiene que estar expandiéndose o contrayéndose. De acuerdo con la teoría general de la relatividad, tuvo que haber habido un estado de densidad infinita en el pasado, el big bang, que había constituido un verdadero principio del tiempo. De forma análoga, si el universo entero se colapsase de nuevo tendría que haber otro estado de densidad infinita en el futuro, el big crunch, que constituiría un final del tiempo. Incluso si no se colapsase de nuevo, habría singularidades en algunas regiones localizadas que se colapsarían para formar agujeros negros. Estas singularidades constituirían un final del tiempo para cualquiera que cayese en el agujero negro. En el big bang y en las otras singularidades todas las leyes habrían fallado, de modo que Dios aún habría tenido completa libertad para decidir lo que sucedió y cómo comenzó el universo.

Cuando combinamos la mecánica cuántica con la relatividad general parece haber una nueva posibilidad que no surgió antes: el espacio y el tiempo juntos podrían formar un espacio de cuatro dimensiones finito, sin singularidades ni fronteras, como la superficie de la Tierra pero con más dimensiones. Parece que esta idea podría explicar muchas de las características observadas del universo, tales como su uniformidad a gran escala y también las desviaciones de la homogeneidad a más pequeña escala, como las galaxias, estrellas e incluso los seres humanos. Podría incluso explicar la flecha del tiempo que observamos. Pero si el universo es totalmente autocontenido, sin singularidades ni fronteras, y es descrito completamente por una teoría unificada, todo ello tiene profundas implicaciones sobre el papel de Dios como Creador.

Einstein una vez se hizo la pregunta: “¿cuántas posibilidades de elección tenía Dios al construir el universo?”. Si la propuesta de la no existencia de fronteras es correcta, no tuvo ninguna libertad en absoluto para escoger las condiciones iniciales. Habría tenido todavía, por supuesto, la libertad de escoger las leyes que el universo obedecería. Esto, sin embargo, pudo no haber sido realmente una verdadera elección; puede muy bien existir sólo una, o un pequeño número de teorías unificadas completas, tales como la teoría de las cuerdas heteróticas, que sean autoconsistentes y que permitan la existencia de estructuras tan complicadas como seres humanos que puedan investigar las leyes del universo e interrogarse acerca de la naturaleza de Dios.

Incluso si hay sólo una teoría unificada posible, se trata únicamente de un conjunto de reglas y de ecuaciones. ¿Qué es lo que insufla fuego en las ecuaciones y crea un universo que puede ser descrito por ellas?. El método usual de la ciencia de construir un modelo matemático no puede responder a las preguntas de por qué debe haber un universo que sea descrito por el modelo. ¿Por qué atraviesa el universo por todas las dificultades de la existencia?. ¿Es la teoría unificada tan convincente que ocasiona su propia existencia?. O necesita un creador y, si es así, ¿tiene ésta algún otro efecto sobre el universo?. ¿Y quién lo creó a él?.

Hasta ahora, la mayoría de los científicos han estado demasiado ocupados con el desarrollo de nuevas teorías que describen cómo es el universo para hacerse la pregunta de por qué. Por otro lado, la gente cuya ocupación es preguntarse por qué, los filósofos, no han podido avanzar al paso de las teorías científicas. En el siglo XVIII, los filósofos consideraban todo el conocimiento humano, incluida la ciencia, como su campo, y discutían cuestiones como, ¿tuvo el universo un principio? Sin embargo, en los siglos XIX y XX, la ciencia se hizo demasiado técnica y matemática para ellos, y para cualquiera, excepto para unos pocos especialistas. Los filósofos redujeron tanto el ámbito de sus indagaciones que Wittgenstein, el filósofo más famoso de este siglo, dijo: “la única tarea que le queda a la filosofía es el análisis del lenguaje”. ¡Que distancia desde la gran tradición filosófica de Aristóteles a Kant!.

No obstante, si descubrimos una teoría completa, con el tiempo habrá de ser, en sus líneas maestras, comprensible para todos y no únicamente para unos pocos científicos. Entonces todos, filósofos, científicos y la gente corriente, seremos capaces de tomar parte en la discusión de por qué existe el universo y por qué existimos nosotros. Si encontrásemos una respuesta a esto, sería el triunfo definitivo de la razón humana, porque entonces conoceríamos el pensamiento de Dios.^*

^* Fuente: HAWKING, W. Stephen. Historia del Tiempo. Del Big Bang a los Agujeros Negros. México, Editorial. Planeta Mexicana, 1992. Pág. 247.

Aquí se presentan elementos, criterios y conocimientos que debiste considerar al resolver cada una de las preguntas de las Actividades de Consolidación, por lo que debes comparar y valorar si tus respuestas cubren o no con ellos. En caso de no ser así, repasa el contenido en donde surgió el error y vuelve a realizar tu actividad.

1. Si la teoría es un sistema explicativo expresado como conjunto de leyes, categorías y también como un enunciado verdadero que afirma algo acerca de la realidad; en la teoría de Hawking, encontramos lo siguiente: Una característica de su teoría unificada, es que incorpora otras teorías parciales o hipótesis de otras teorías en su cuerpo teórico. Por ejemplo, la teoría de la relatividad general y el principio de incertidumbre. Las categorías que utiliza Hawking en su teoría, son las de espaciotiempo, supergravedad, gravitón, superpartículas, infinito, partícula, antipartícula, ondas, gravedad, constante cosmológica, cuerdas y otras.
2. Su teoría es fenomenológica, aunque también tiene algo de representacional por las analogías que usa.
3. Las teorías, tienen como funciones describir, explicar, predecir, mostrar y comprender las leyes que rigen el universo. Asimismo, formular un conjunto de leyes que nos permitan predecir acontecimientos, sólo hasta el límite impuesto por el principio de incertidumbre.
4. Es importante, porque nos permite comprender las leyes que gobiernan al universo y que son responsables de nuestra existencia.
5. En la teoría de cuerdas, los objetos básicos no son partículas que ocupan un único punto del espacio, sino objetos que poseen una longitud pero ninguna otra dimensión más, similares a trozos infinitamente delgados de cuerda. Con las cuerdas podemos representar hojas del mundo. Así como la partículas entre el Sol y la Tierra.
6. Los modelos que aparecen en este capítulo, tienen que ver con los modelos formales, los materiales, los teóricos y los operativos. Por ejemplo, los modelos matemáticos, las ecuaciones, los lógicos y las gráficas.
7. Una de las funciones de los modelos de la teoría de cuerdas, es mostrar la existencia de partículas que tienen incorporado un carácter levórico, como algunas de las partículas que observamos. Asimismo, nos ayudan a explicar los tipos de partículas que observamos.

Aquí se presentan elementos, criterios y conocimientos que debiste considerar al resolver cada una de las preguntas de las Actividades de Consolidación, por lo que debes comparar y valorar si tus respuestas cubren o no con ellos. En caso de no ser así, repasa el contenido en donde surgió el error y vuelve a realizar tu actividad.

1. Si la teoría es un sistema explicativo expresado como conjunto de leyes, categorías y también como un enunciado verdadero que afirma algo acerca de la realidad; en la teoría de Hawking, encontramos lo siguiente: Una característica de su teoría unificada, es que incorpora otras teorías parciales o hipótesis de otras teorías en su cuerpo teórico. Por ejemplo, la teoría de la relatividad general y el principio de incertidumbre. Las categorías que utiliza Hawking en su teoría, son las de espaciotiempo, supergravedad, gravitón, superpartículas, infinito, partícula, antipartícula, ondas, gravedad, constante cosmológica, cuerdas y otras.
2. Su teoría es fenomenológica, aunque también tiene algo de representacional por las analogías que usa.
3. Las teorías, tienen como funciones describir, explicar, predecir, mostrar y comprender las leyes que rigen el universo. Asimismo, formular un conjunto de leyes que nos permitan predecir acontecimientos, sólo hasta el límite impuesto por el principio de incertidumbre.
4. Es importante, porque nos permite comprender las leyes que gobiernan al universo y que son responsables de nuestra existencia.
5. En la teoría de cuerdas, los objetos básicos no son partículas que ocupan un único punto del espacio, sino objetos que poseen una longitud pero ninguna otra dimensión más, similares a trozos infinitamente delgados de cuerda. Con las cuerdas podemos representar hojas del mundo. Así como la partículas entre el Sol y la Tierra.
6. Los modelos que aparecen en este capítulo, tienen que ver con los modelos formales, los materiales, los teóricos y los operativos. Por ejemplo, los modelos matemáticos, las ecuaciones, los lógicos y las gráficas.
7. Una de las funciones de los modelos de la teoría de cuerdas, es mostrar la existencia de partículas que tienen incorporado un carácter levórico, como algunas de las partículas que observamos. Asimismo, nos ayudan a explicar los tipos de partículas que observamos.

Las siguientes actividades te permitirán profundizar lo aprendido en este fascículo, así como ampliar tus conocimientos para comprender otros temas que estudiaste en las demás asignaturas.

A continuación te presentamos tres lecturas (las dos primeras hablan acerca de el origen del sistema solar y la última habla acerca de la Mecánica cuántica). Esto con la finalidad de que detectes los “modelos” que se utilizaron para poder explicar dichos procesos en cada una de las lecturas. Posteriormente contesta lo que se te pide:

1a. Lectura: CARL FRIEDRICH WEIZSACKER ASTRÓNOMO ALEMÁN.

Weizsacker, en 1938, desarrolló independientemente el mismo mecanismo del origen de la energía estelar, que Bethe. En 1944 Weizsacker continuó progresando en sus teorías, volviendo a un tipo de hipótesis nebular para el origen del sistema solar. Era algo parecido a la propuesta originalmente por Kant y Laplace, pero mucho más complicada. Sugirió que la nube de polvo original a partir de la cual se había formado el sistema solar no giraba como un sistema único (como se suponía en la teoría de Kant-Laplace), sino como un sistema de vértices. Dichas vértices caían en sistemas gradualmente mayores con el consiguiente aumento de distancia y de tamaño que coincidía con la ley de las distancias planetarias desarrollada por Bode. En las fronteras entre los sistemas de vértices, las partículas se concentraban y se fusionaban para dar planetas infinitesimales que eventualmente se unían formando planetas. Esta teoría evitaba las notorias dificultades de las distintas teorías catastróficas de Jeans y otros. Cuando se terminó la Segunda Guerra Mundial y se estableció la comunicación científica normal, las ideas de Weizsacker empezaron a adquirir importancia en el resto del mundo y Gamow atrajo su atención; se hicieron populares inmediatamente. La teoría tenía numerosas dificultades y fue modificada por otros científicos en un intento de desvanecerlos. Incluso así, el peso del pensamiento astronómico se ha alejado de las ideas catastróficas acercándose a las nébulas. Si la teoría de Weizsacker o cualquiera semejante a ella es correcta, la formación de un conjunto de planetas es algo normal en la evolución de las estrellas y el universo es rico en sistemas planetarios. De hecho, las observaciones de Van de Kamp intentaban confirmar esto. Todo ello da lugar a fuertes posibilidades en cuanto a la existencia de miríadas de planetas habitados e incluso de formas de vida inteligente en el universo distintas de las nuestras.^*

*

Fuente: ASIMOV, Isaac. Enciclopedia Biográfica de Ciencia y Tecnología. Alianza Editorial, Madrid España, pág. 78.

2a. Lectura: PETER VAN DE KAMP ASTRÓNOMO HOLANDÉS. AMERICANO

Después de estudiar en la Universidad de Utrecht, Van de Kamp llegó a los Estados Unidos en 1923 y obtuvo su doctorado en la Universidad de California en 1925. Desde 1937 ha sido el director del Observatorio Sproul en la Universidad de Swarthmore, en Filadelfia. En 1942 recibió la nacionalidad americana, bajo su dirección los astrónomos del Observatorio Sproul han detectado los primeros planetas descubiertos fuera de nuestro propio sistema solar. En 1943 pequeñas irregularidades de una de las estrellas del sistema Cisne 61 demostraron la existencia de un componente no luminoso cuya masa era ocho veces mayor que la de Júpiter. En 1960 un planeta de tamaño similar a este componente se localizó dando vueltas alrededor de la pequeña estrella La landa 21185. En 1963 se descubrió un pequeño planeta cuya masa era solo 1,5 veces mayor que la de Júpiter y que giraba alrededor de la estrella Barnard. La estrella de Barnard es la segunda más cercana a nosotros, La landa 21185 es la tercera más cercana y Cisne 61 la duodécima. El que estos tres sistemas planetarios existan en nuestras vecindades inmediatas es extremadamente raro, a menos que los sistemas planetarios sean realmente corrientes, como indican las teorías de la formación de las estrellas similares a la de Weizsacker.^*

3a. Lectura: LA MECÁNICA CUÁNTICA

La física de la relatividad general se utilizó para demostrar la existencia de la singularidad en el comienzo del Universo. El problema de este enfoque, decía Hawking, es que la relatividad general, que se empleó para descubrir la singularidad originaria, es una teoría demasiado clásica. De hecho la relatividad general no tiene ninguna utilidad para explicar el comportamiento de las partículas subatómicas que se crearon como consecuencia del Big Bang.

El movimiento y la masa de las partículas subatómicas se describen mediante la mecánica cuántica, un sistema matemático totalmente ajeno a la relatividad general que fue desarrollado durante las décadas de 1920 y 1930. Este sistema explica las interacciones que se producen a nivel subatómico, y su planteamiento central es el principio de incertidumbre, formulado por vez primera en 1927 por el físico alemán Werner Heisenberg.

El principio de incertidumbre afirma que ciertos pares de cantidades, tales como posición y el momento de un electrón, no puede medirse de forma simultánea. Esto significa que el electrón no es una porción de materia objetiva, absoluta y determinable como lo describía la física clásica, sino una espacie de entidad objetiva que embadurna en algún sentido el espacio exterior del núcleo.

El principio de incertidumbre hace que la mecánica cuántica se distinga del resto de la física al explicar matemáticamente el hecho de que las partículas atómicas y nucleares se encuentren distribuidas de una forma incierta y aleatoria. La localización de cualquier partícula en un instante determinado sólo puede describirse utilizando un sistema de probabilidades y estadísticas.

*

Fuente: ASIMOV, Isaac. Enciclopedia Biográfica de Ciencia y Tecnología. Alianza Editorial, Madrid España, pág. 79.

Esta imposibilidad de predicción que caracteriza a la mecánica cuántica fue lo que impidió a Einstein su aceptación, pues se obstinaba en mantener la visión de un Universo ordenado y predecible, cuyo reflejo perfecto era la relatividad general. Para Einstein, el sistema cuántico no tenía ninguna posibilidad matemática o filosófica de existir en el Universo de la relatividad general. Los físicos actuales, en cambio, consideran que dicho sistema tiene tanta importancia como la relatividad general. Al igual que la teoría de Einstein, la mecánica cuántica ha sido comprobada en todos los experimentos que han ideado al efecto. Estos experimentos se han llevado a cabo en aceleradores de partículas que separan los elementos del átomo con el fin de descubrir su composición, en un proceso que algunos teóricos han comparado cáusticamente con el de abrir un reloj y desmontar sus piezas para ver cómo deja de funcionar.

(…) Los físicos se han mostrado incapaces de conciliar este sistema con la visión del Universo propuesta por la relatividad general. La relatividad general permite la existencia de un punto perfecto como la singularidad en el comienzo del tiempo, posibilidad que, en cambio no es admitida por la mecánica cuántica, debido a que según este sistema no puede definirse simultáneamente la localización, la velocidad y el tamaño de ninguna partícula única o singularidad.

En última instancia tendremos que valernos de la mecánica cuántica si queremos comprender el funcionamiento del Universo infinitesimal en sus comienzos. La única esperanza que tienen los teóricos de reconciliar estas dos áreas aparentemente irreconciliables de la física es la de encontrar una teoría del campo unificado que sirva para explicar el funcionamiento del Universo completo.

Los estudios de Hawking indican que la formulación de esta teoría conllevará también una profunda comprensión de los agujeros negros cuya inhospitalaria y lúgubre estructura contiene importantes similitudes matemáticas con el comienzo del tiempo.^*

Constesta lo que se te pide:

1a. y 2a. Lectura:

1. ¿Qué clase de modelo sugiere Weizsacker para explicar el origen del sistema solar?.
2. Escribe alguna de las funciones del modelo científico de Weizsacker.

*

Fuente: BOSLOUGH John. El Universo de Stephen Hawking. España. Salvat editores, 1986 págs. 45-47.

1. ¿Qué consecuencias se derivaron de la teoría de Weizsacker, según Peter Van de Kamp al observar las estrellas y los planetas en el observatorio Sproul?.
2. ¿En qué consiste el modelo de Weizsacker que pretende explicar el origen del sistema solar y de otros sistemas planetarios?.

3a. Lectura:

1. ¿Cómo se llaman las categorías que utiliza la mecánica cuántica y la física clásica?.
2. ¿Qué tipo de función posee la mecánica cuántica y en qué consiste?.
3. ¿Cuáles son las diferencias entre la teoría científica de Einstein y la de Heisenberg?.
4. ¿Qué es el principio de incertidumbre y a qué se refiere?.

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