El método de la Física - por Daniel A Galatro

Generalmente, y con buen sentido, los profesores presentan la Física como una ciencia. Y seguramente como una ciencia que vale la pena conocer.
Y cabe preguntarnos entonces, ¿qué es una ciencia?

La ciencia (del latín scientĭa = 'conocimiento') es el conjunto de conocimientos sistemáticamente estructurados, y susceptibles de ser articulados unos con otros. Surge de la obtención del conocimiento mediante la observación de patrones regulares, de razonamientos y de experimentación en ámbitos específicos, a partir de los cuales se generan preguntas, se construyen hipótesis, se deducen principios y se elaboran leyes generales y sistemas metódicamente organizados.

Hermosa definición aunque con muchos términos que requieren una mayor explicación.

¿Qué conocimientos reúne la Física? Los que tienen relación con fenómenos físicos. Y esto que parece una obviedad no lo es realmente pues hay que intentar poner en claro a qué se llama un "fenómeno físico". ¿Es que hay otros fenómenos que no lo son?

Para los filósofos, un fenómeno es el aspecto que las cosas ofrecen ante nuestros sentidos; es decir, el primer contacto que tenemos con las cosas, lo que denominamos "experiencia". Detrás del fenómeno puede existir una estructura no perceptible directamente, que el filósofo Immanuel Kant llamó "noúmeno".

Aquí se hace evidente que es enorme y variado el surtido de fenómenos que impactan uno o más de nuestros sentidos, los cinco conocidos (vista, oído, tacto, gusto y olfato) como otros que no sabemos bien aún cómo funcionan (por ejemplo, la intuición).

¿Qué condición o condiciones debe cumplir un fenómeno para que un físico considere que cae en su campo de estudio?
Se acepta sin demasiado análisis que los procesos o fenómenos físicos son aquellos procesos en los que no cambia la composición de una sustancia. Por ejemplo, doblar.
Son aquellos que se distinguen a simple vista ya que no se modifica la composición química de la sustancia y no se forman nuevas sustancias. Por ejemplo, el proceso de fusión o el de ebullición. 

Algunas características de muchos fenómenos físicos son:
Repetibilidad. el fenómeno se puede repetir con la misma sustancia inicial.
Reversibilidad. el cambio que experimenta la sustancia no es permanente.

Entonces la Física es la ciencia que estudia los fenómenos en los que no se producen cambios definitivos en la materia sino solamente cambios transitorios que pueden revertirse.

Y esta definición fija límites tan poco estrictos a la Física que, poco a poco, le ha permitido ir avanzando sobre otras ciencias que parecían estudiar asuntos diferentes pero que el avance de los conocimientos ha demostrado que se trataban siempre de fenómenos con mucho de "físicos". De allí que, avizorando el futuro, me permití decir hace muchas décadas que la Física era (y es) la única ciencia natural.

Estamos como cuando vinimos de Grecia, es decir, cuando los propios filósofos analizaban los fenómenos naturales sin siquiera suponer que algunos eran físicos, otros químicos, y otros fuera uno a saber de qué tipo.

Entonces la Física era y seguramente volverá a ser la única ciencia que tiene que ver con los fenómenos captados por nuestros sentidos y que, además, son no solamente observables sino también medibles.

Porque a medida que avance nuestra capacidad de observación a través de instrumentos que la tecnología nos va brindando, más físicos nos parecerán esos fenómenos.

Habiendo intentado una vez más quitar las barreras que el desconocimiento inicial instalaron entre la Física y sus supuestas ciencias paralelas, que no son más que ramas de la propia Física, veamos cómo se estudian los fenómenos físicos. Y aquí se demostrará una vez más que el método que usa esta ciencia no es en nada diferente al que utilizan sus hermanas (o hijas, si me permiten).

Existe un método, un orden, una "receta" que debemos aplicar rigurosamente si queremos que la comunidad científica considere válido algún estudio que hemos realizado.

1- Observación: es someter el fenómeno a un proceso de captación por medio de nuestros sentidos. Pero como éstos suelen ser engañosos y muchas veces han hecho que los expertos de antes obtuvieran conclusiones erróneas, en nuestros días confiamos más en "aparatos" que midan imágenes, sonidos, etc. y nos sometemos a los datos que ellos obtengan, en la medida en que nos resulten confiables. 

Tenemos entonces como primer paso la detección de que "algo está ocurriendo" en un punto del Universo, recordando que ese punto puede estar muy lejano o dentro de nosotros mismos. Porque el Universo observable es "todo lo que es" o "todo lo que está".

2- Experimentación: una vez que detectamos ese algo que ocurre o que nos parece que ocurre, debemos poder repetirlo, es decir, crear un ambiente real o virtual en el que intentamos reproducir ese fenómeno. Ahora tenemos las computadoras como "grandes simuladores" de situaciones. No necesitamos generar ese fenómeno con todos los elementos reales que participaron en él sino que podemos utilizar elementos virtuales que intenten reproducir tantas veces como queramos esa relación "causa-efecto" observada. Y hasta podemos variar las causas para ver cómo inciden en ese efecto original.

Si logramos utilizar la experiencia, podremos continuar. Si no lo logramos, quedará para otra oportunidad más favorable, con mejor tecnología y/o con mejores observadores.

Entonces nos queda definir la "experimentación" como la acción de provocar el fenómeno en iguales (reales o virtuales) condiciones a las existentes en el momento en el que lo observamos.

3- Medición: mientras observamos y mientras experimentamos vamos produciendo "datos" que, desde Newton, solamente tienen validez si podemos expresarlos con un número y una unidad. Que veamos un líquido "verdecito" no tiene significación para nuestro estudio, pero sí que veamos un líquido que emite una radiación luminosa de determinada longitud de onda. Todo lo que hemos hecho hasta ahora deberá convertirse en uno o más datos medidos con un cierto error o desviación conocidos. Y cualquiera que repita el proceso en cualquier lugar del mundo y en cualquier época bajo las mismas condiciones, deberá obtener exactamente los mismos resultados. Si no es así, hemos fallado como científicos.

4- Hipótesis: una vez establecida numéricamente la relación causa-efecto, es decir, una vez que creemos estar seguros (en alguna medida) de qué es lo que ocurre, debemos establecer una explicación convincente del por qué ocurre. Entonces formulamos una hipótesis, es decir, una suposición que explique cómo se produce el fenómeno y el por qué se produce. Y aquí entra "lo opinable", pues con los mismos resultados obtenidos distintos científicos formularán distintas hipótesis. Alguna de ellas será más ampliamente aceptada que otras, al menos durante un tiempo, y se mantendrá hasta que se demuestre que otra lo explica mejor.

Nuevos hechos y nuevos experimentos se sucederán y quizá confirmen la hipótesis, pero basta con que un hecho o un experimento no dé los resultados esperados para que haya que modificar esa explicación en uso porque ha dejado de ser convincente. Y es así como avanza la ciencia, ya que de poco sirven millones de experiencias que confirmen una hipótesis pues una simple experiencia seria que no la confirme es suficiente para derribarla.

5- Teoría: cuando una hipótesis está en su apogeo porque la experimentación la sostiene como correcta, se trata de que esa explicación que originalmente se aplicó a un único fenómenos o a unos pocos, se va extendiendo para explicar otros más o menos similares. Y la hipótesis sube en el ránking de aceptación para convertirse en una "teoría" o se suma a alguna ya existente que intenta explicar fenómenos parecidos.

6- Ley: esa teoría de la que hablamos comienza a ser puesta en aplicación con más o menos rigor, por más o menos tiempo. Así se verifica que expresa la relación existente entre las magnitudes que intervienen en el fenómeno. Cuando se considera que nuevos hechos y nuevos experimentos solamente confirman la teoría, poco a poco ésta se convierte en una ley de la Física. Porque la que fuera una hipótesis primero y una teoría después se ha convertido en "exitosa" y el mundo científico en su mayoría decide que su verdad está más allá de cualquier duda razonable, según afirmó Mellor. ¿Quién era Mellor? No interesa. Lo que importa fue eso que dijo sobre "cualquier duda razonable". Porque pone un fenómeno exterior al hombre en manos de unos hombres que, dentro de su limitada capacidad, decidirán que ese fenómeno tiene que ver con una ley de la Naturaleza. Es por eso que tendrá sus opositores, sus críticos, etc. totalmente válidos porque lo que sucede es algo "natural" que no puede ser absolutamente comprendido por un hombre que también es "natural". Un árbol nunca puede saber exactamente cómo es el bosque al que pertenece.

Pero en tanto esa "ley" resulte útil a la Humanidad (especialmente a un grupo de humanos a los que permite una mejor relación costo-beneficio económica) será bienvenida, aceptada y utilizada para construir, mantener o destruir algún sector del Universo tal como una región del planeta Tierra, por ejemplo.

Es que las ciencias requieren un flujo constante de recursos para poder generar avances, y esos recursos no provienen de las propias ciencias sino de sus aplicaciones prácticas en emprendimientos que produzcan beneficios. Parte de las ganancias obtenidas en esas aplicaciones es reinvertida en estimular a los grupos científicos a seguir investigando, proveyéndolos de los recursos necesarios para ello.

La Física, en cuanto se trata de una ciencia tanto pura como aplicada, surgió del interés humano por conocer qué ocurría a su alrededor y por qué ocurría. Nace con la Filosofía y nunca se desprendió de ella. Pero el mundo actual la ha convertido no solamente en un tema de interés sino en un tema de necesidad.

Y seguirá creciendo, con épocas de adelanto, épocas de retroceso y épocas como la actual, de profunda revisión de sus propios contenidos en busca de una mejor aproximación a la verdad que nunca llegaremos a conocer del todo pero que está allí, frente a nosotros, respondiendo a nuestros pasos de acercamiento con sus propios pasos de alejamiento. Cada nueva investigación genera una respuesta pero también mil nuevas preguntas. 

Eso es lo que tiene de hermoso.

Daniel Aníbal Galatro

danielgalatro@gmail.com

Esquel, 10 de junio de 2012

Chubut - Argentina

Imagen: http://www.cuscatla.com/prehistoria.htm

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