Curso Básico de Astronomía Área de Astronomía DIF-US

1. Filosofía de la Ciencia Curso Básico de AstronomíaÁrea de Astronomía DIF-US Pablo A. Loera G. 2007-I

2. Propósito general Dar una breve introducción a lo que es y “cómo funciona” la ciencia.

3. Antes que nada: A los humanos nos gusta aprender, pero… ¿Por qué? ¿Por qué saber más? ¿Por qué conocer la naturaleza? ¿Por qué están ustedes sentados leyendo esta pregunta en un curso de Astronomía cuando podrían estar haciendo otras cosas? ¿Por qué hacer estas preguntas?

4. Respuesta: El Homo Sapiens ha evolucionado con la curiosidad y la habilidad de aprender como herramientas para procurar su supervivencia. El gusto por el aprendizaje es una adaptación evolutiva de nuestro cerebro. El estudio de la naturaleza y el cuestionarnos sobre la misma es la actividad humana por excelencia.

5. Respuesta corta: Porque somos humanos.

6. Definición: Tomaremos como definición de filosofía de la ciencia: El estudio de la ciencia en sí, su naturaleza y conducta. • Nota: NO es una ciencia, es el estudio de la ciencia. • Filosofía de la ciencia ≠ Ciencia

7. Definición: Paradigma: Una suposición que se asume verdadera, al nivel de no cuestionarla o de no estar conciente de que es posible que no lo sea. Paradigma (gr. parádeigma, modelo). Ejemplo que sirve de norma. Diccionario VOX

8. A lo largo de la historia los paradigmas han sido el principal obstáculo para el avance del conocimiento. El mayor problema es el hecho de que no se pueden detectar fácilmente. Su mayor debilidad es que una vez detectados se pueden vencer. Son útiles, sin embargo, al generar un campo único y universal de conocimiento entre todos los investigadores. Paradigmas

9. Ejemplos de paradigmas vencidos • La Tierra es plana. • La no-existencia del aire. • La invariabilidad de la Tierra. • La inmutabilidad de los objetos celestes. • La invariabilidad de las especies.

10. El conocimiento Existen diferencias entre datos, información y conocimiento. Datos: Fragmentos aislados sin sentido por sí solos. Ejemplos: 4, Casas, 6:40 A. M. Información: Datos asociados de forma coherente. Ejemplo: Hay 20 casas cada 100 metros en esta calle. Conocimiento: Información una vez asimilada.

11. ¿Cómo obtener conocimiento? Han existido tres formas a lo largo de la historia: • Misticismo • Filosofía • Ciencia

12. Misticismo • Metodología: Se asume la existencia de uno o más entes que no forman parte de nuestra naturaleza y que influyen en la misma, siendo los causantes de los cambios que vemos en ella. • Pros: Fácil de adoptar, no requiere verificación alguna, usada ampliamente. • Contras: Asumes que lo que piensas es cierto (es imposible verificar si en realidad lo es o no); colapsa en cuanto sus usuarios cuestionan o desean verificar la verdad. Se está indefenso ante la influencia de prejuicios (culturales o personales) y paradigmas.

13. Filosofía • Metodología: Se llega a conclusiones por medio de un razonamiento lógico basado en lo que se observa en la naturaleza. • Pros:Los mismos razonamientos y observaciones se pueden repetir por cualquier persona. Los resultados de estos mismos son comparables para refutar o aprobar antiguos resultados. • Contras: Requiere de gran dedicación y disciplina intelectual. Toma tiempo para pensar de forma dedicada. Es potencialmente influenciable por prejuicios culturales. Suele ser débil ante paradigmas.

14. Ciencia • Metodología: Utiliza un método bien definido, el método científico. Este método consiste en(*): 1. Observar un fenómeno. 2. Formular una hipótesis. 3. Poner a prueba la hipótesis y si es necesario modificarla. 4. Formular con base en la hipótesis probada una teoría. 5. Poner la teoría a prueba y si es necesario modificarla. 6. La teoría probada toma estatus de ley científica. (*) Versión resumida para las ciencias naturales.

15. Pros: • Los resultados son verificables por cualquier persona entrenada y son independientes de la persona que llegó a ellos. • No es influida por prejuicios o suposiciones personales o culturales. • Una vez se llega a la ley, esta es de carácter universal. • Siempre se corrige a sí misma. • No se detiene ante paradigmas.

16. Contras: Requiere de un entrenamiento riguroso. • El entrenamiento de un científico puede durar varios años. • Exige suma dedicación y cuidado. • Un resultado puede tomar años en salir, o inclusive siglos.

17. Diferencias entre las Verdades Verdad mística Se decreta como verdadera, es absoluta y nunca cambia. Verdad filosófica Se llega la conclusión de que es cierta, pero puede corregirse al tener más información disponible. Verdad científica Se llega a una conclusión verificable. Es de carácter universal, pero nunca se asume como verdad absoluta. Se le reconoce como”la mejor aproximación a la naturaleza disponible”.

18. Aclaraciones sobre el método científico 1. Observar un fenómeno Ejemplo: El movimiento de los planetas en el cielo.

19. 2. Formular una hipótesis

20. 3. Poner a prueba la hipótesis y si es necesario modificarla

21. 4. Formular con base en la hipótesis probada una teoría

22. 5. Poner la teoría a prueba y si es necesario modificarla

23. 6. La teoría probada toma estatus de ley científica Ejemplo: Leyes de Kepler del movimiento planetario.

24. Definiciones Hipótesis: Explicación posible para un fenómeno dado. Teoría: Explicación factible para un fenómeno dado. Ley: Regla que dicta la forma en la que ocurre (o cómo ocurre) un fenómeno. Debe ser válida siempre que se cumplan las condiciones bajo las cuales se enuncia.

25. ¿Cómo funciona la ciencia? • El objetivo de la ciencia es conocer la naturaleza por medios verificables. • Lo que se quiere es llegar a la verdad; pero, ¿se puede llegar a la verdad? En otras palabras: ¿En realidad podemos conocer el Universo? Hagamos un análisis con un grano de sal…

26. NaCl: Cloruro de sodio. Es un sólido cristalino compuesto por iones de cloro y sodio dispuestos en forma de cubo. Sal común (NaCl)

27. En un grano de sal hay aproximadamente 10,000,000,000,000,000 iones de sodio y cloro; esto es, 1016 ó 10 millones de billones de iones. Si queremos conocer el grano de sal, tenemos que conocer la posición (en las tres dimensiones) de cada uno de sus iones y las componentes de la fuerzas que actúan sobre ellos; esto es, 6x1016 datos (esto asumiendo que no queremos saber nada sobre la estructura interna de los iones). Nota sobre el grano de sal

28. En un cerebro adulto normal existen 1011 neuronas y unas 1014 conexiones entre ellas. Parece ser que a través de estas conexiones almacenamos unidades de información. ¡Podemos almacenar un máximo de alrededor de 1014 unidades de información! Nota sobre el cerebro humano

29. 6x1016> 1014 Tenemos el cerebro más complejo del mundo y... ¡Es incapaz de conocer en su totalidad un grano de sal! Triste conclusión Pero…

30. No contaban con la astucia de los científicos

31. Modelos

32. Modelo: Suposición razonable y fundamentada que facilita el estudio de un sistema natural. Un modelo se debe de formular con sumo cuidado y utilizarse con precaución, pues si bien nos ayuda a estudiar un sistema más complejo, la simplificación nos aleja de la realidad.

33. Ejemplo de modelo: Cristal. Modelo para un grano de sal: Supongamos que todos los iones de la misma clase son idénticos para fines prácticos, y que la estructura de un grupo reducido de ellos es semejante en todo el cristal.

34. Este modelo nos permite ahora conocer todo el cristal, pero no nos garantiza exactitud en todos los casos, ya que el cristal real no es exactamente como el modelo.

35. Modelo para un gas Conjunto de partículas idénticas encerradas en un volumen y distribuidas aleatoriamente. Por ejemplo: una caja.

36. Igual que el modelo del cristal, este modelo para un gas nos permite estudiar algunas propiedades de los gases pero no todas y no con precisión absoluta.

37. A los astrónomos nos encanta usar modelos: Galaxias de cerca Enjambres de muchas partículas Galaxias de lejos Esferas muy chicas Planetas de cerca Esferas bien definidas con capas de gases y algunos satélites Planetas en Puntos con masa un sistema solar Nebulosas Esferas de gas Modelos Astrofísicos

38. Conforme se amplía el conocimiento que tenemos del Universo, nuestros modelos son cada vez mejores; es decir, más exactos. Ejemplo: Explicación del movimiento planetario. Sobre las aproximaciones a la verdad

39. Movimiento planetario Modelos Concordancia con las observaciones Ptolomeo Geocéntrico Mala. Requiere epiciclos. Copérnico Heliocéntrico Mejor, pero con margen de error considerable. Kepler Leyes ¡Revolucionario! Exactitud superior a la que matemáticas es posible observar. No explica el por qué. Newton Gravitación Complementa muy bien el trabajo de Kepler. No logra explicar el movimiento de Mercurio. Einstein Espacio-tiempo La mejor aproximación hasta la fecha. curvo

40. Las revoluciones científicas A lo largo de la historia se dan periodos en los que se logran avances muy relevantes en la ciencia. Durante estos periodos se realizan cambios profundos en las formas de pensar: se han vencido paradigmas. Estas son las Revoluciones Científicas.

41. Edad Antigua Nace en el mundo helénico el estudio analítico de la naturaleza Renacimiento Nace la ciencia moderna Siglo XIX Se formaliza la primer rama de la ciencia con aplicación tecnológica directa (Termodinámica) Siglo XX Modernización y aplicación masiva de las ciencias

42. En la antigua Grecia se inicia el estudio metódico de la naturaleza. Se abandona la idea de que la naturaleza es incomprensible para los humanos. Por primera vez se intenta comprender el cosmos sin que para explicarlo tengan que intervenir los dioses. La primer revolución:La Era del Mundo Comprensible

43. Se da un cambio radical en la forma de ver la naturaleza. Se propone que las esferas de los planetas están centradas en el Sol y no en la Tierra (Copérnico). Se descubre que los objetos celestes tienen una naturaleza similar a los terrestres (Galileo). Se proponen modelos matemáticos para explicar la conducta de los planetas (Kepler). Inicia el uso conjunto de la observación y las matemáticas en las ciencias (Tycho-Kepler). Inicia la era de las grandes exploraciones (Marco Polo, La Perouse, Da Gama). El RenacimientoLa Era de la Exploración Científica

44. El desarrollo de los primeros motores impulsó el desarrollo de una nueva rama de la física, la Termodinámica. Por primera vez se relaciona de manera directa la ciencia con su aplicación tecnológica. Darwin desarrolla la Teoría de la Evolución por la Selección Natural. Se inicia el desarrollo de la tecnología eléctrica. Todas estas ideas nuevas influyen en diversas naciones dando forma a la sociedad moderna. Nacen las Ciencias Sociales modernas y las Ciencias de la Conducta. Siglos XVII y XIXLa Era del Dominio Tecnológico

45. Nace la física moderna con la Relatividad, la mecánica cuántica y la mecánica estadística. La tecnología se hace accesible a las masas. Nace la sociedad global basada en la comunicación instantánea. Las ciencias se informatizan. La ciencia se convierte en un esfuerzo transnacional. Las ciencias sociales se enriquecen con el uso de las matemáticas. Siglo XXEra de las Comunicaciones

46. Se da cada Revolución ante el rompimiento de paradigmas.

47. Lo más relevante para el progreso intelectual es aprender a pensar de manera diferente.

48. Siempre al obtener conocimiento científico debe uno preguntarse cómo se obtuvo. Se puede aprender más de la forma como se supieron las cosas que de lo que se sabe en sí. La lección más importante de la ciencia no es sobre partículas subatómicas o galaxias lejanas, sino cómo pensar para poder resolver nuestros problemas de forma adecuada.

49. Revoluciones en progreso: • Estudio de la conducta emergente. • Teoría del Caos. • Revisión masiva de la selección natural. • Interacción directa entre áreas de investigación de ciencias diferentes.

50. ¿La ciencia es buena o mala? Ciencia y Ética.