¿Qué hace que la ciencia experimental sea experimental?

Escuela primaria, séptimo grado, última clase antes del almuerzo, cuando todos los niños están pensando en sopa de guisantes y sémola; Se acerca el primer capítulo químico aterrador. La profesora hace algo inesperado: en lugar de empezar a hablar sobre la belleza de la química o la ciencia, junta cosas sobre la mesa y luego enciende algo que arde con una luz brillante. Pronto resulta ser una cinta de magnesio ardiendo, lo que da como resultado un fenómeno óptico sorprendente. De repente todos estaban prestando atención al reloj en lugar de al almuerzo; Estos casos representan el primer encuentro en la vida del niño medio con la parte de la ciencia que llamamos experimentación, que es uno de los componentes esenciales de la producción de la práctica y la teoría científicas.

Sin embargo, la experimentación no siempre fue así: si miramos la larga y confusa historia de la ciencia, podemos ver que lo que entendemos hoy por la palabra experimentación es un elemento relativamente joven de la ciencia. La observación pasiva del mundo que nos rodea, la interpretación y evaluación de las impresiones obtenidas a través de experiencias sensoriales, pueden representarnos más un filósofo que un científico, y no estaríamos muy equivocados en esta opinión. La razón de esto es que al principio la filosofía y la ciencia estaban tan entrelazadas que se hablaba de una combinación de las dos actividades, lo que se llamó filosofía natural. La formación de las categorías de filosofía, ciencia, magia, arte, humanidades y ciencias naturales en general conocidas y utilizadas hoy en día sólo comenzó a tomar forma durante el Renacimiento, lo que puede recordar las divisiones que se utilizan hoy.

Pero, ¿qué pasó durante el Renacimiento, que por un lado volvió a trazar las fronteras entre disciplinas y también complementó la observación pasiva con algo basado en la manipulación activa del mundo natural?

La acción activa reemplazó a la observación pasiva.

Aunque el término experimento (experientia, experimentum) ya se usaba en la Edad Media (gracias principalmente a los escritos de Roger Bacon), la práctica del experimento tenía un estatus diferente en ese momento, en el sentido de que demostraba la verdad de la teoría, en lugar de demostrar la verdad de la teoría. que eso. De su prueba. Esto se debe en parte a una interpretación diferente del concepto de experiencia. El historiador de la ciencia Benedek Láng a ¿Por qué no se pueden refutar experimentalmente las teorías de la magia? Destaca en su estudio que «en la Edad Media, las fuentes más importantes de la llamada literatura experimental eran las declaraciones de libros y referencias antiguas: la experiencia real, los experimentos repetidos y los contraejemplos prácticos no desempeñaban un papel serio a la hora de juzgar la validez de las recetas.» En otras palabras, contrariamente a las opiniones contemporáneas, si un experimento no produce el resultado esperado, esto no significa que la teoría haya sido refutada.

Pero en el siglo XVII, otro Bacon, Francis, desarrolló un nuevo enfoque, en el que la experimentación reemplazó las observaciones pasivas anteriores por la acción activa, que ahora también tenía el papel de probar la teoría: no nos limitamos a observar lo que sucede en el mundo. Pero también manipulándola, interfiriendo con las cosas de la naturaleza y poniendo a prueba nuestras ideas. Esto a menudo requiere herramientas físicas concretas, razón por la cual muchas personas han atacado la idea de ciencia experimental de Francis Bacon: si cambiamos lo observado para probarlo, es decir, interferimos con el orden de la naturaleza, ella hace lo que nosotros quieres, la prueba sigue siendo la misma, ¿o vamos a analizar algo último? ¿Se puede confiar en la observación producida por la realidad manipulada y podemos aplicar el conocimiento adquirido a partir de ella a otras partes del mundo? ¿Qué califica algo como un experimento real, qué procedimientos no pueden llamarse tales y qué reglas teóricas o prácticas pueden usarse para definir todo esto?

¿Es la evasión un experimento científico?

La experimentación científica ahora se refiere a una serie de procedimientos establecidos con diferentes metodologías y para diferentes propósitos, que, desde la etapa inicial pasando por la replicación hasta la evaluación, deben ajustarse al mayor consenso teórico dependiendo de la situación específica para ser aceptados. Válido por la comunidad científica. Definir las reglas prácticas de la experimentación plantea muchas preguntas, pero este artículo se centra sólo en algunas de ellas: por ejemplo, sobre qué base podemos llamar a algo un experimento y qué es simplemente una manipulación del mundo físico de alguna manera.

Supongamos que estoy aburrido en la costa romana y tiro piedras al agua mientras hablo. Quizás algunas personas piensen que estoy haciendo ciencia. Sin embargo, si tuviera la idea de que una piedra de cierta forma se doblaría mejor que una piedra plana, había pensado anteriormente, y precisamente por eso, mi actividad principal, sentado en la playa romana, sería tirar piedras de diferentes tamaños, formas y materiales en el agua. Y noto cuáles cambian la superficie del agua, cuáles son mejores para bucear, y luego tomo notas sobre ellos, y luego se acerca a lo que llamamos trabajo científico. Si tuviera que sacar conclusiones de estos registros, medir el peso de las piedras, dibujar su forma, examinar sus materiales, compararlos con los resultados de mis lanzamientos de piedras anteriores e incluso tomar fotografías y videos del impacto de las piedras, entonces, En la escala de los experimentos científicos prácticos aleatorios, me acercaría más a lo último. Por supuesto, la pregunta que surge es qué es lo que en última instancia hace que algo sea una experiencia: ¿los pensamientos iniciales, el trabajo preparatorio, el seguimiento de las reglas implícitas y explícitas seguidas durante la acción, o el trabajo de resumen e interpretación que sigue a la experiencia? Por supuesto, la respuesta completa es que estos elementos juntos pueden dar la naturaleza empírica del acto, pero la situación se complica aún más por el hecho de que no es necesario cumplir todas las condiciones anteriores en cada caso individual.

La experimentación no es sólo una forma de probar hipótesis o teorías específicas (los llamados experimentos basados ​​en teorías), sino que también existen experimentos exploratorios que son fundamentalmente diferentes de los primeros, según los expertos en el tema. Se diferencia en que también se prueban algunas características del experimento: por ejemplo, en lugar de probar una hipótesis específica (por ejemplo, que las piedras con una superficie irregular flotan mejor en el agua), se estudia cómo el cambio de algunos parámetros afecta el resultado. y las nuevas relaciones que intenta descubrir, mejorando la configuración de herramientas, escaneando anomalías y más. Por lo tanto, también puede ser un experimento si varias personas arrojan al agua piedras del mismo tamaño, forma y material para ver cuál es la más adecuada para evadir, incluso si no sabemos de antemano cuál será la ganadora.

La situación es similar cuando se examina el otro lado de la experimentación, es decir, la intencionalidad: ¿debo decidir de antemano que estoy buscando algo y, para lograrlo, realizaré ciertos ejercicios utilizando diferentes objetos y procedimientos? ¿Qué sucede si descubres algo como resultado de eventos aleatorios? Si, sentado en una playa romana sin ninguna intención planificada de experimentar, lanzo piedras al agua durante una conversación emocionante y queda claro que un personaje es un pato más exitoso que el otro, ¿cuál sería la situación de mi personaje? ¿Práctica? Las opiniones están divididas sobre el estado de las coincidencias afortunadas conocidas – por ejemplo, cuando los efectos beneficiosos de una determinada planta se revelan después de numerosos ensayos -. ¿Es un experimento si a un paciente se le dan diferentes plantas para controlar la diarrea y una de ellas simplemente funciona? De la misma manera: ¿Es un experimento si descubres por casualidad que una forma entre las piedras funciona mejor que las demás?

El gran engaño de Galilea y los experimentos mentales

La historia de la ciencia también es rica en casos en los que un experimento produjo algo completamente diferente de lo que el científico esperaba, así como a menudo sucedía que el resultado del experimento era más o menos correcto, pero el método utilizado para producir el resultado era completamente equivocado. La situación se complica aún más por el hecho de que muchos experimentos famosos en la historia de la ciencia no sucedieron como pensábamos hasta ahora, o no sucedieron en absoluto. El gran Galileo Galilei, por ejemplo, según la opinión cada vez más unánime de los historiadores (de la ciencia), o no realizó muchos de sus experimentos -de los que luego sacó conclusiones teóricas- o sólo los hizo en su libro. cabeza. Por triste que parezca, parece muy probable que Galileo nunca subiera a la Torre Inclinada de Pisa y dejara caer bolas desde allí para investigar las leyes del movimiento de los cuerpos en caída libre. Parece muy probable que su biógrafo y buen amigo Vincenzo Viviani influyó en los acontecimientos, ya que no hay registro de este incidente en ningún otro lugar, incluidas las notas del propio Galileo. En este caso nos encontramos ante la creación de un mito en la historia de la ciencia; podemos ver un sinfín de casos similares también en la historia del arte. Felipe Pablo Hermosas experiencias Señala en su libro que alguien más hizo un experimento muy similar. De hecho, el flamenco Simon Stephen dejó caer dos bolas desde la torre New Kirk en Delft, una de las cuales pesaba diez veces más que la otra. Según el sonido del impacto y los informes de los testigos a continuación, las balas impactaron en el suelo al mismo tiempo, una observación publicada por Stephen ese año. Así que al menos alguien hizo este experimento, pero no Galileo. Bien, pero ¿qué pasa con las cosas que nadie ha hecho jamás excepto con el pensamiento?

Los llamamos experimentos mentales y, además de ser increíblemente económicos, se pueden realizar en cualquier lugar; todo lo que necesitas es una mente activa y un poco de tranquilidad. Algunos experimentos mentales permanecieron en el nivel del pensamiento sólo por esta razón, porque pensaron que no era necesario hacerlo y que el resultado sería obvio de todos modos; Otras eran principalmente propuestas de “qué pasaría si”; En primer lugar, todavía no es posible hacer otras cosas, pero las conexiones lógicas que revela pueden ser útiles, aclarar una teoría o tener un papel que invita a la reflexión.

Aunque los experimentos mentales tienen lugar en la cabeza, en general se puede ver que el experimento es principalmente un proceso concreto, de bricolaje, de soplado de pelusa, que, sin embargo, no siempre encajaba con la idea de lo natural. Filósofo contemplando el mundo en su sillón. La reflexión sobre los experimentos no sólo puede resaltar las discrepancias entre teoría y práctica, sino que también sugiere que existen diferencias significativas en términos de estatus social entre el especialista que planificó y llevó a cabo los experimentos y el científico que los desarrolló. Teorías. Ian Hacking, una de las figuras más destacadas de la investigación experimental en filosofía de la ciencia, señala que si bien Robert Hooke puede presumir de muchos más descubrimientos científicos y fabricó más herramientas para el famoso físico y químico Robert Boyle, su estatura y el reconocimiento por sus logros ni siquiera se acercó al experimento de Boyle, en Mientras que Hawke fue registrado como “sólo” un experimentador. Aunque Boyle es una figura prominente en la historia de la ciencia, sin los recursos financieros necesarios para sus descubrimientos, probablemente habría tenido menos logros innovadores. En consecuencia, los procesos de producción de conocimiento están dominados por una densa red de experiencias prácticas y producción teórica.

¡Finalmente, volvemos a la clase de Química y a la cinta de magnesio ardiendo! Mientras escribía este artículo, le pregunté a un amigo mío que es profesor de escuela primaria cuál es la primera experiencia que viven los niños en edad escolar en la clase de química hoy en día. La respuesta fue devastadora: me enteré de que en los últimos años se ha eliminado la experimentación de los materiales didácticos de química en las escuelas primarias. La razón es que el Centro de Mantenimiento Institucional de Klipelsberg (KLIK) no proporciona los fondos necesarios para los materiales y equipos necesarios para los experimentos, y las escuelas estatales no pueden cubrir sus costos con sus propios recursos. Si este es realmente el caso, es un hecho bastante triste, porque la experimentación no sólo sirve para mostrar sorprendentes fuegos artificiales, sino que también puede despertar el interés de los niños por la ciencia, sin mencionar que una de las tareas más apremiantes en la educación y comunicación científica es , por un lado, el lado práctico de la ciencia, y la comprensión de la ciencia como un proceso (como los intentos fallidos y exitosos), teniendo así que sufrir una dolorosa pérdida en su caja de herramientas.

El autor es miembro del Grupo de Investigación y Valores de MTA Lendület y profesor asistente en el Departamento de Filosofía e Historia de la Ciencia de BME.

Artículos relacionados sobre Qubit: