Una breve historia del método científico: inducción y deducción

Esta entrada es la primera de una serie de cuatro sobre el método científico:

  1. Una breve historia del método científico: inducción y deducción
  2. Regularidad y causalidad: ¿en qué quedamos?
  3. Abducción: el origen de las hipótesis científicas
  4. La inducción y sus demonios

Entrada destacada: Encuentros educativos en la tercera fase
Educar a una persona no es lo mismo que enseñar a una máquina,
no debemos educar a las personas como programamos a los robots.
Las personas no tienen que ser programadas, sino educadas.


El método científico clásico ha quedado establecido en los últimos siglos como un proceso cíclico e iterativo de observación de fenómenos, formulación de hipótesis explicativas, y confirmación o refutación de las mismas mediante experimentación. Este método científico “experimental” se desarrolló principalmente en el contexto de las ciencias naturales relacionadas con el mundo físico, como la mecánica, la termodinámica, el electromagnetismo, la química, etc. No obstante, antes de llegar a la Era Moderna, el método científico tuvo un desarrollo fundamental del que me gustaría resaltar algunos puntos clave en este artículo.

Antigüedad y Medioevo

El método científico está enraizado en la cultura griega, particularmente en las leyes de la lógica definidas por primera vez por Aristóteles (384-322 a. C.), aunque la lista de griegos que hicieron contribuciones científicas sustanciales sería interminable. Sin embargo, la ciencia griega se perdió casi por completo para el occidente latino durante la Alta Edad Media, después de la caída del Imperio Romano de Occidente. Mientras tanto, la ciencia fue salvaguardada y cultivada en la cultura árabe, con influencias de China e India. La principal contribución de la cultura india que llegó a Europa a través de Al-Khwārizmī (c.780-c.850) fue el sistema numérico de valor posicional, que fue fundamental para el desarrollo de operaciones algebraicas y aritméticas.

Otro hito importante en la recuperación y el desarrollo del método científico es el Libro de Óptica del científico musulmán Ibn al-Haytham (también conocido como Alhazen, 965-1040), con su énfasis pionero en el papel de la experimentación. La lógica aristotélica también se conservó en la civilización árabe, donde fue estudiada por eruditos islámicos y judíos como Ibn Rushd (Averroes, 1126-1198) y Moisés Maimónides (1135-1204).


Ibn al-Haytham (965-1040)

El conjunto completo de obras lógicas aristotélicas (conocido como Organon, “instrumento”) no estuvo disponible en la cristiandad occidental hasta que se tradujo al latín en el siglo XII. A partir de entonces la lógica aristotélica se convirtió en un importante campo de estudio y constituyó un avance significativo para los eruditos cristianos medievales, que consideraban a Aristóteles como “El Filósofo”, en gran parte debido a la influencia que sus obras tuvieron en Tomás de Aquino. El interés en la lógica como base de la investigación racional se manifiesta en los muchos sistemas de lógica desarrollados desde entonces, aunque no se produjeron grandes avances hasta la formulación de la moderna lógica de predicados en el siglo XIX.


Robert Grosseteste (1175-1253)

Robert Grosseteste (1175-1253) fue uno de los primeros pensadores escolásticos de Europa que comprendieron la naturaleza dual del razonamiento científico tal como lo concibe Aristóteles: un proceso que a partir de observaciones particulares alcanza leyes universales, y luego vuelve de las leyes universales a la predicción de fenómenos particulares. Roger Bacon (1220-1292), inspirado en los escritos de Grosseteste, describió un método que consiste en un ciclo repetitivo de observación, hipótesis y experimentación, y postuló así mismo la necesidad de verificación independiente, adelantándose de modo sorprendente a lo que William Whewell llamaría, muchos siglos más tarde en su Historia de las Ciencias Inductivas (1837), el “método hipotético-deductivo”. Sin embargo, la admiración por Aristóteles no fue universal. Francis Bacon y René Descartes deben ser contados entre los primeros pensadores que cuestionaron la autoridad filosófica de los antiguos griegos.


Roger Bacon (1220-1292)

Los reduccionismos de Bacon y Descartes

Bacon publicó en 1620 su Novum Organum (“El nuevo Organon”) con la intención de reemplazar la lógica tradicional con un nuevo sistema que él creía superior. Bacon criticó duramente a Aristóteles, “quien hizo de su filosofía natural un mero esclavo de su lógica” (Libro I, Aforismo 54). Según Aristóteles, el conocimiento científico persigue las verdades universales y sus causas, y esto se logra solo mediante el razonamiento deductivo en forma de silogismos: es la deducción la que permite a los científicos inferir nuevas verdades a partir de las ya establecidas. Por el contrario, si bien el razonamiento inductivo es suficiente para descubrir las leyes universales por generalización, no logra identificar las causas de los fenómenos observados (es decir, regulariza los fenómenos, pero no los explica). Por lo tanto, aunque la observación empírica tiene un lugar propio en el método aristotélico, el conocimiento adquirido por inducción no es verdaderamente científico y confiable.


Francis Bacon (1613-1617)

En contraste, Bacon piensa que la primacía para investigar las causas de los fenómenos debe otorgarse a la inducción de lo particular a lo general. En pasos sucesivos conocidos respectivamente como método de acuerdo, método de diferencia y método de variación concomitante, Francis Bacon compara diferentes situaciones en las que el fenómeno ocurre, no ocurre, y ocurre en diferentes grados, tratando de encontrar un factor que pueda ser hipotetizado como causa del fenómeno investigado. La hipótesis propuesta debe ser analizada y comparada con otras hipótesis, para lograr aproximarse mediante un ascenso gradual a las verdades de la “filosofía natural” (es decir, las leyes de la naturaleza).

Desafortunadamente, la obra de Bacon quedó sin terminar, por lo que el método nunca llegó a ser descrito en su totalidad. No obstante, este método inductivo ya había sido esencialmente descrito mucho antes por el filósofo persa Avicena (Ibn Sina) en su libro El canon de la medicina (1025).

Descartes sigue un enfoque radicalmente diferente al del método práctico y experimental de Bacon: en sus Reglas para la dirección de la mente (1619) y su Discurso del método (1637), enfatiza los aspectos teóricos y racionales basados en la deducción, con el fin de evitar el engaño de los sentidos.


René Descartes (1596-1650)

Tanto Descartes como Bacon se proponen descubrir las leyes de la naturaleza, ya sea por deducción a partir de los primeros principios o por inducción a partir de las observaciones. Mientras Descartes duda de la exactitud de la información proporcionada por los sentidos, Bacon resalta las ofuscaciones intelectuales que sufre la mente y que obstaculizan el razonamiento (sus famosos ídolos de la Tribu, la Cueva, el Mercado y el Teatro). El resultado es una cierta fractura entre dos métodos de razonamiento, deducción e inducción, que deberían cooperar para alcanzar la verdad en lugar de competir como enemigos para demostrar cuál es mejor.

Las aportaciones geniales de Galileo y Newton

Despreciar la inducción como medio para descubrir las leyes de la naturaleza no es tanto una enseñanza de Aristóteles, como más bien de aquellos que se aferran inflexiblemente a la “doctrina aristotélica”. Ciertamente, para Aristóteles la deducción es superior a la inducción, pero ambas juegan su papel en la investigación científica.

Lo que Aristóteles sí rechazó fue el uso del razonamiento matemático en otras ciencias diferentes de las matemáticas, como la física: así, sus argumentos para encontrar las causas naturales de los fenómenos son puramente cualitativos, lo que hace que su física sea mucho más pobre que su lógica. El mérito de combinar el pensamiento racional, la observación, la experimentación, las mediciones cuantitativas y las demostraciones matemáticas, corresponde principalmente a Galileo Galilei, al que se le atribuye el dicho: mide lo que se puede medir, y lo que no se pueda medir, hazlo medible. Este es quizás el paso más audaz, importante e innovador que dio Galileo en términos de mejora del método científico, ya que la utilidad de las matemáticas en la obtención de resultados científicos estaba lejos de ser evidente en aquel tiempo, puesto que las matemáticas no eran idóneas para descubrir las causas (que era el objetivo principal de la ciencia aristotélica).


Galileo Galilei (1564-1642)

Además, siendo el fundador del método científico experimental, vale la pena señalar que Galileo no despreció el razonamiento teórico en favor de las pruebas experimentales. De hecho, una de sus demostraciones más famosas se presentaba en forma de “experimento mental”, relatado en el Día Primero de sus Discursos y demostraciones matemáticas relacionadas con dos nuevas ciencias (1638), su obra científica definitiva.

El objetivo del experimento mental era refutar la teoría de la gravedad de Aristóteles, que establece que los objetos caen a una velocidad proporcional a su masa (es decir, que los objetos más pesados caen más rápido). El experimento involucra dos piedras en caída libre, de diferente peso y atadas juntas una con la otra. Galileo explica que, según la física aristotélica, la piedra más ligera debería “retrasar” a la piedra más pesada en su caída (a modo de un paracaídas); y viceversa, la piedra más pesada debería “tirar” de la más ligera, lo que daría como resultado una velocidad intermedia. Por otra parte, las dos piedras juntas forman un objeto más pesado que cualquiera de las dos por separado, por lo que deberían caer más rápido que la piedra más pesada. Como esto es contradictorio con lo anterior, Galileo concluye que todos los objetos caen a la misma velocidad (es decir, con la misma aceleración) independientemente de cuál sea su peso, contra lo que sostenían los aristotélicos.



El legendario experimento de Galileo en la Torre de Pisa,
que en realidad fue solo un experimento mental

Isaac Newton consolidó finalmente el método científico con un extraordinario desarrollo de las matemáticas aplicadas, y sentó las bases de la mecánica clásica, cuyo enfoque inductivo-deductivo intentaron emular otras ciencias. Su tratado Principios matemáticos de filosofía natural (1687) es probablemente el libro científico más importante jamás escrito. Sus “reglas de razonamiento” constituyen una recreación del método de Galileo, que en esencia sigue siendo válido y es utilizado por los científicos hoy en día.


Isaac Newton (1642-1727)

Conclusión

El llamado método hipotético-deductivo se caracteriza por sucesivas iteraciones de cuatro elementos esenciales: observación de fenómenos, formulación de hipótesis explicativas, predicción de consecuencias observables a partir de las hipótesis, y experimentación para confirmar o refutar las predicciones (y por lo tanto, indirectamente, las hipótesis). Para reducir el riesgo de interpretaciones sesgadas de los resultados y lograr mayor objetividad, los datos y la metodología deben compartirse para que puedan ser examinados cuidadosamente por otros científicos que intenten reproducir los experimentos y verificar los resultados.

Créditos de las imágenes

https://es.wikipedia.org/wiki/Alhacén
https://es.wikipedia.org/wiki/Roberto_Grosseteste
https://es.wikipedia.org/wiki/Roger_Bacon
https://es.wikipedia.org/wiki/Francis_Bacon
https://es.wikipedia.org/wiki/René_Descartes
https://es.wikipedia.org/wiki/Galileo_Galilei
https://es.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton
https://e1trajede1emperador.wordpress.com/2011/11/25/en-caida-libre/
Elaboración propia

Un pensamiento en “Una breve historia del método científico: inducción y deducción

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