Teoría, Ley y Hechos en ciencia

A menudo se escucha la ingenua crítica a la ciencia que dice “es sólo una teoría”, tratando de indicar que no está “demostrada” y que una vez “demostrada” se convertirá en una ley o un hecho”. Esto no es sorprendente debido a que tal noción es consistente con lo que a veces se nos enseña incorrectamente en las clases de ciencia general del instituto. La afirmación es, no obstante, completamente falsa y demuestra dos malentendidos comunes sobre la ciencia.

El primer malentendido es que la ciencia “demuestra” teorías. Las teorías nunca se “demuestran”, sólo se confirman mediante la observación; pero tal confirmación siempre es provisional. No importa cómo de bien o cuánto ha sido confirmada una teoría científica, siempre está sujeta a falsación o corrección por nuevas observaciones.

Considera la Teoría de la Mecánica Newtoniana. Durante 200 años, fue el estándar incontestable de “verdad” científica. Su éxito fue tan grande que algunos filósofos (Kant) afirmaron que no sólo era una teoría empíricamente confirmada, sino que era una “verdad a priori”. Ahora la conocemos mejor. A velocidades muy altas y distancias uy pequeñas, la Teoría de la Mecánica Newtoniana ha sido concluyentemente falsada. Ha sido reemplazada por la combinación de las Teorías de la Relatividad y la Mecánica Cuántica. Aún así, la Mecánica Newtoniana sigue siendo una excelente aproximación a estas teorías más correctas bajo lo que podríamos llamar condiciones normales – así pues, incluso cuando es falsada, una teoría científica puede seguir siendo útil.

El segundo malentendido es que una teoría es una ley o hecho “no demostrado”, o, a la luz de lo anteriormente comentado, una ley o hecho no confirmado. Las teorías científicas, leyes y hechos son tres tipos distintos de afirmaciones. Unos pocos ejemplos históricos ilustrarán las diferencias.

La Ley de Boyle (V = kT/P) relaciona tres hechos sobre un gas – Volumen, Temperatura, y Presión – y es familiar a todos los buceadores SCUBA. La Teoría Cinética de los Gases (Maxwell y Boltzmann) no sólo explica por qué la Ley de Boyle es aproximadamente cierta, sino también por qué y cuándo es demostrablemente falsa.

La Ley de las Proporciones Fijas afirma que los elementos químicos se combinan entre sí en proporciones enteras fijas por peso. Está basada en hechos como: el dióxido de carbono consta de 3 partes de carbono y 8 partes de oxígeno. La Teoría Atómica de la Materia (Dalton) intentó explicar por qué esto es cierto. La Teoría Mecánico Cuántica de la Estructura Atómica (Bohr, Heisenberg, Pauli, Pauling, et al) explica por qué esto es sólo aproximadamente cierto y cuándo es demostrablemente falso.

Las Leyes de Mendel afirman que las características heredadas se propagan a las siguientes generaciones en frecuencias expresables como ciertas proporciones enteras simples. Está basada en varios hechos que Mendel observó en plantas de guisantes. La Teoría de la Genética Molecular (Sutton, Morgan, Dobzhansky, McClintock, Watson, Crick, et al) no sólo explica por qué las Leyes de Mendel son aproximadamente ciertas, sino también por qué y cuándo spm demostrablemente falsas.

La Ley de Hubble afirma que la velocidad a la que una galaxia distante se aleja de la Tierra es directamente proporcional a su distancia a la Tierra. Está basada en ciertos hechos, incluyendo los desplazamientos al rojo en el análisis espectrográfico de la luz de cierto tipo de estrellas. La Teoría del Big Bang (Friedmann, LeMaitre, Gamov, et al), basada en la Teoría de la Relatividad General (Einstein), explica por qué la Ley de Hubble es aproximadamente cierta.

Antes de intentar hacer alguna definición implícita, vamos a volver sobre la falacia del instituto que afirma que: “Una hipótesis se convierte en teoría, y luego en ley, conforme aumenta el grado de demostración”. Una hipótesis es, efectivamente, una idea que requiere una mayor investigación. Cuando está suficientemente confirmada, una hipótesis puede convertirse en una teoría, una ley o un hecho. ¿”Un hecho”?, podríamos preguntarnos. ¿”Los hechos no son ciertas cosas que no requieren confirmación?” Este es otro malentendido común. Una breve historia de la Mecánica Newtoniana espero que ayude a ilustrar la naturaleza de los hechos científicos.

Galileo, podría decirse que el primer científico moderno, supuestamente dejó caer bolas desde la Torre Inclinada de Pisa. Probablemente no lo hizo, sino que Galileo experimentó con bolas rodando sobre planos inclinados y formuló tal vez la primera ley rigurosa de la cinética y el movimiento de caída libre (s = 16t2). Hizo distintas observaciones – una bola rodando por un plano inclinado 30 grados viaja X centímetros tras un segundo, 4X centímetros tras dos, 9X centímetros tras tres… – lo cual se convirtió en los hechos resumidos por sus leyes. Las observaciones precisas son cómo la ciencia reemplaza los hechos cotidianos, tales como “las cosas caen cuando las sueltas”, con hechos científicos. Pero algunos hechos cotidianos, tales como “los objetos pesados como las rocas caen más rápido que los ligeros como las plumas”, deben rechazarse cuando se examinan científicamente. Nota que también los hechos de Galileo dependen de una nueva idea (¿o teoría?) del tiempo como un parámetro regular y medible (Galileo se supone que usó su pulso).

Newton generalizó el trabajo de Galileo con su Teoría de la Mecánica (incluyendo la Ley F = ma) y su Ley de la Gravitación Universal (F = GMm/r2), ambas presentadas en el monumental trabajo, “Mathematical Principles of Natural Philosophy (Principios Matemáticos de la Filosofía Natural)”. Estas dejaron a las Leyes de Galileo como casos especiales aproximados. La Ley de la Gravitación de Newton estaba basada en una misteriosa fuerza atractiva entre dos masas cualesquiera. La fuerza es “misteriosa” debido a que de hecho lo era, al menos para Newton. Lo intentó, pero nunca tuvo éxito al formular una teoría de la gravedad, la cual podría explicar “por qué” su ley universal era cierta o “cómo” funcionaba. Usando su Ley de la Gravitación y su Teoría de la Mecánica, Newton fue capaz de explicar numerosos hechos (el movimiento de los planetas en el cielo, el movimiento de las mareas, etc.) y leyes (las de Kepler y Galileo).

Einstein desarrolló una teoría de la gravedad, conocida como Relatividad General, la cual explica “cómo” funciona la gravedad y “por qué” la Ley de Newton de la Gravitación Universal es aproximadamente cierta. La Teoría de la Relatividad (Especial y General) también predijo que la Teoría de la Mecánica de Newton estaría equivocada a energías muy altas – tales medidas de masa, tiempo y distancia variarían dependiendo de la velocidad del observador. Esta predicción se ha verificado en millones de observaciones experimentales en aceleradores de partículas. Pero bajo condiciones normales – las que nos encontramos en la vida cotidiana – la Mecánica Newtoniana es una excelente aproximación a estas teorías más correctas; y sigue siendo la base de la ciencia subyacente a la mayor parte de apicaciones de ingeniería.

Nota cómo los términos “hecho”, “ley” y “teoría” se usan en los ejemplos anteriores. Esto es consistente con la forma en que se usan y comprenden habitualmente en ciencia. Los hechos científicos, leyes y teorías son tres tipos distintos de afirmaciones. Uno a veces escucha la palabra “teoría” usada en lugar de la palabra “hipótesis” – como en “Tengo una teoría que…” – pero este es un abuso de la palabra, posiblemente motivado para evitar una palabra con un sonido pretencioso como “hipótesis”. Si se pide una definición formal de los términos, se podría dar:

Un hecho científico es una observación controlada, repetible y/o rigurosamente verificada.

Una ley científica es una afirmación de una regularidad observada entre hechos, a menudo expresable como una simple relación matemática.

Una teoría científica es un marco de trabajo conceptual integrado para razonar sobre una clase de fenómenos, los cuales son capaces de coordinar hechos existentes y leyes y a veces proporcionar predicciones de otros nuevos.

Las teorías a menudo explican “por qué” leyes y hechos son “ciertos” o “cómo funcionan”. En lo discutido anteriormente, nota que las teorías a menudo tienen múltiples nombres asociadas a ellas. Esto no es sorprendente debido a que las teorías son mucho más complejas. Observa que no sólo teorías y leyes, sino que también los hechos pueden ser falsados. El “hecho” anterior a Galileo de que los objetos pesados caen más rápido que los ligeros fue falsado. El “hecho” Newtoniano de que la masa, tiempo y distancia no varían con la velocidad fue falsado. El “hecho” químico de que sólo hay tres formas elementales de carbono – diamante, carbón y grafito – fue falsado.

Este último hecho falsado es otro ejemplo de interrelación entre hipótesis, hecho y teoría. Considera a los químicos de la Universidad Rice que formaron la “hipótesis” de que había otra forma elemental de carbono en la que los átomos se “curvaban” en una “pelota de fútbol” esférica. La Teoría de la Mecánica Cuántica no parecía decir que fuese imposible. Por lo que experimentaron, y descubrieron el Carbono-60, “BuckminsterFullereno”. No es una teoría o una ley; ¡es un Hecho! Aunque un hecho que sólo puede afirmarse y se comprenden los términos de la Teoría Atómica de la Materia. Esto no es algo poco común. Muchos hechos científicos están “cargados de teoría”, lo que significa que sólo pueden afirmarse en términos proporcionados por una teoría científica. Los hechos espectrográficos que apoyan la Ley de Hubbell están igualmente “cargados de teoría”.

En su uso normal, la palabra “evolución” a menudo se refiere tanto al hecho como a la teoría. La evolución es un hecho. Se ha observado directamente. La evolución es el cambio con el tiempo en la distribución de los alelos genéticos (“genes”) de una población. En este sentido, son poblaciones las que evolucionan y no los individuos. La evolución se ha observado en numerosas situaciones. Una población de una única especie – los individuos son capaces de aparearse y reproducirse – puede quedar separada y sujeta a un entorno distinto. Con el tiempo, la distribución de alelos en las dos poblaciones divergirá. En algún punto, los individuos de las dos poblaciones, no serán capaces de aparearse y reproducirse entre sí. Una única especie ha evolucionado en dos. La evolución es un hecho observado.

La Teoría de la Selección Natural de Darwin, aumentada por la Teoría de la Genética Molecular, explican el hecho de la evolución, así como los hechos del registro fósil y muchas otras cosas de la biología moderna. Observa la palabra “aumentó”. La posterior teoría no falsó la idea de Darwin de selección natural, sino que la enriqueció y extendió, proporcionando explicaciones a fenómenos que Darwin simplemente había observado. Esto también es algo común en el desarrollo de la ciencia. La Teorías Clásicas del Calor, Energía y Termodinámica aumentaron de forma similar la Teoría de la Mecánica Newtoniana sin falsarla.

La palabra “evolución” a veces se usa para referirse a la combinación de hechos de la evolución, las dos teorías mencionadas antes y las hipótesis de que toda la vida en la Tierra ha evolucionado a partir de un ancestro común. Aunque este último componente está etiquetado como hipótesis, está tan bien confirmado que casi podríamos llamarlo hecho. (Un apunte histórico interesante es que Darwin nunca usó la palabra “evolución” en su monumental trabajo, “The Origin of Species (El Origen de las Especies)”.) En este uso, la evolución es esencial a la biología moderna. Se dice que nada en la biología tiene sentido si no es a la luz de la evolución.


Autor: James S. Freeman
Fecha Original: 2002
Enlace Original

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Comments (27)

  1. Teoría, Ley y Hechos en ciencia…

    A menudo se escucha la ingenua crítica a la ciencia que dice “es sólo una teoría”, tratando de indicar que no está “demostrada” y que una vez “demostrada” se convertirá en una ley o un hecho”. Esto no es sorprendente debido a que tal noción es consiste…

  2. Anónimo

    Yo lo resumiría en algo tan sencillo como que la gente confunde teoría con hipótesis y de hecho, más de uno no sabrá decirte la diferencia.

    La enseñanza española me produce una mezcla entre asco y pena. Se nos educa mal y a los que tenemos curiosidades intelectuales nos toca aprender muchas cosas por nuestra cuenta. Tal vez la enseñanza en la escuela deba cambiar y eliminar (algunas) fórmulas de la teoría en ciencias para únicamente explicar los enunciados de modo que cualquiera lo entienda fácilmente. Muchos no entienden qué es la energía. Dicen “lo que hace moverse a las cosas, ¿no?”. Esto tiene que cambiar, o al final lo pagaremos todos.

    • Turok

      Tienes mucha razón en lo que dices.El sistema de enseñanza en este país no promueve en absoluto un pensamiento racional, crítico, y apenas lógico.No se despierta ni se promueve la curiosidad científico-intelectual.Salvo en el caso de algunas excepciones valiosas, la regla general es el puro mecanicismo de aplicar un temario (si es que se da todo, cosa que muchas veces no sucede)y se acabó.Sólo hay que ver como se está explicando la biología en los niveles más básicos.De pena.Esta es una de las razones para que existan buenos blogs que divulguen la ciencia.

      • Jurl

        El sistema educativo es totalmente pernicioso. No es ya que enseñe mal este tipo de conceptos, o de que apuntale y refuerce prejuicios socialmente bien asentados, o de que simplemente encierre en un aula a seres humanos que por su edad deberían estar aprendiendo historia natural en vivo, ciencia en directo e incluso historia de boca de testigos -y hasta matemáticas al aire libre-, es que el sistema educativo enseña a NO pensar, enseña a competir en vez de a cooperar, enseña a recelar en vez de a confiar, por no entrar ya en los casos de acoso, frustración escolar, y fracaso generalizado hasta de fomentar el hábito de la lectura o el empleo de las matemáticas.

        La verdad que el hecho de que expliquen mal estas cosas es casi un problema menor. Eso sí, el sistema educativo deja claro que cuidadito con la autoridad, cuidadito con pensar por tu cuenta, mejor escáqueate que enfréntate a un problema (o pásaselo a alguien, si puedes), y aprueba el examen, y después olvídate de todo. Y como colofón, mejor 15.000 físicos y 200 electricistas que al revés.

  3. Yo

    La segunda Ley de Newton no es F=ma, es F=dp/dt

    • Si estamos hablando, como es el caso, de masas constantes y velocidades pequeñas, podemos reducirlo a F=ma

      • Yo

        Si y no. Bajo esa hipótesis es cierto. El problema es que es relativamente común que esa hipótesis no sea cierta. Por ejemplo: dinámica de un globo de agua con un pinchazo.

        La cochina costumbre de enseñar la segunda Ley de Newton como F=ma, en vez de como es realmente, es motivo de muchos errores en estudiantes de ingeniería.

        • Ahora entiendo por dónde vas. Efectivamente no es una buena práctica (en mi opinión al menos) el sistema de enseñanza de física en el que te dan una receta (fórmula) excesivamente simplificada y con bastantes supuestos predefinidos y se aplica sin saber qué significa ni de dónde procede. Lo mismo sucede cuando no se explica que la aceleración (y por tanto la fuerza) son magnitudes vectoriales.

          Como decía antes, en el caso del artículo la simplificación en válida al tratar de pesos en caída libre o bajando un plano inclinado, pero se agradece el matiz.

        • Jurl

          Pues tienes toda la razón, y te lo agradezco. Yo también tenía esa cochina costumbre y veo que estaba cometiendo un error.

  4. Endimion

    HOLA

    Hasta la fecha no se ha confirmado la aparicion de ninguna especie nueva a partir de ninguna preexistente.

    Que se produzca variabilidad genetica en una poblacion no prueba que haya evolucion y que partir de una especie puedan aparecer otras (eso es una suposicion por muy logica que parezca) y por eso la teoria de la evolucion sigue siendo una teoria.

    Para hacer una comparacion. Supgonamos que desconocemos las leyes de la gravedad.

    Imaginemos ahora que vemos una manzana caer de un arbol y concluimos que hay algo que lo atrae (gravedad), como es un echo repetible y siempre que soltamos un objeto en las mismas condiciones este es atraido a la tierra podemos concluir que la gravedad es una ley…

    Imaginemos sin embargo que lo que tenemos en vez de una vision es una serie de fotografias de una manzana en distintas posiciones en direccion al suelo. No podemos demostrar para nada que habia algo que la atraia aunque podemos intuirlo. Pues eso es lo que pasa con la evolucion. Vemos las fotografias ( bueno un registro fosil, que por cierto no puede ser comparado siquiera con una serie fotografica) de un proceso en forma discontinua en el que hay muchas lagunas. Nosotros rellenamos las lagunas con una teoria llamada evolucion basandonos en la existencia de un proceso de segregacion genetica (que tampoco prueba nada hasta que no se confirme la aparicion de una especie a partir de otra debido a ese proceso). Un fosil para nada es un hecho evolutivo es una huella de un hecho que desconocemos para el que existen diversas teorias.

    A diferencia de la gravedad cualquiera puede coger un objeto, soltarlo y ver como cae. Pero hasta la fecha nadie ha visto ni comprobado que una especie origine otra.

    Saludos

    Endimion

    • carles

      Hola Endimion: La imagen de la manzana versus registro fosil me parece incompleta

      - Newton formulaba la ley de gravitacion como universal basado en hechos aislados (caida de objetos en Inglaterra), pero no tenia testimonios de otros lugares
      - La sensibilidad del ojo es limitada, no hay ninguna garantía de que no ocurra algo demasiado rapido como para captarlo

      Creo que la idea es que hay una variedad hechos independientes explicados por la ley (manzana y movimiento planetario, registro fosil y

    • Turok

      Puestos a imaginar, imagina por un momento que la “Energía Oscura”, fuera una fuerza más intensa que la gravedad(que es muy débil, aunque de largo alcance y acumulativa)tu arrojarias una manzana por la ventana y en lugar de caer al suelo, podría salir disparada hacia arriba.Si esto fuera así ( y te recuerdo que la energía oscura es, extrañamente .una fuerza antigravitatoria).¿Cómo sabrías de la existencia de la gravedad?.Por otra parte, ¿Tienes alguna teoría mejor que la de la evolución?.¿Como explicas la biología moderna sin evolución?.

    • paco

      Hola Endimion,

      ¿Qué consideración te merecen la aparición de cepas de bacterias resistentes a los antibióticos y la selección artificial de animales domésticos y variedades de plantas para cultivos?

      Saludos.

    • Tampoco se ha visto jamás un agujero negro. A menos que seas tan atrevido como para afirmar que sin una observación directa la teoría carece de valor, entenderás que tu razonamiento no es correcto.

      Aporto un vídeo bastante interesante sobre la evolución humana que quizá haga que te replantees eso de las “lagunas”.

      http://ocurrenciashabituales.wordpress.com/2009/07/16/de-australopithecus-a-homo-sapiens-en-cuatro-minutos/

    • Jurl

      Emmm… sí que se ha hecho. Di más bien que no ha pasado tal cosa en el reino animal y vegetal. Todavía. Pero sí en los otros tres (creo).

    • Jurl

      Me olvidaba, te estás pasando por alto la taxonomía. Lo que dices no tiene agarraderas, y menos ahora que se lee (y lo que queda por aprender) el código genético. Está fuera de toda duda la ascendencia genética de unas especies a partir de otras, aunque no quede claro en el caso de animales y plantas cuándo y cómo se produce exactamente la especiación. Es muy posible que aun nos queden sorpresas, pero la evolución es un fenómeno bien establecido, y más que dudar de ella si quieres lo que puedes es poner en tela de juicio la definición de especie, que en el fondo es bastante resbaladiza. Y por cierto, siempre me gusta poner el ejemplo de la evolución, que en el fondo es el cambio permanente de la realidad: igual que evolucionan los sistemas biológicos (y sus particulares envases ambulantes o fijos de genes y la maquinaria que estos controlan y las propiedades emergentes a que haya lugar), lo hacen las lenguas, los sistemas sociales, y cualquier sistema donde la interacción entre un sistema físico y la autoorganización interna de éste lo sitúa en una inestabilidad permanente, o si prefieres, sistemas que son claramente ineficientes y estorban la vía rápida natural de evolucionar hacia su estado de máxima entropía.

    • Claudio

      Lamentablemente mas de lo mismo…
      teoría científica es análoga a teoría, así como auto, auto de carreras o auto de colección. Para definir el lenguaje, están los linguistas, no los científicos.
      Pero claro, como muchos científicos han dejado de hacer ciencia para hacer cientificismo o filosofía científica, creen que la ciencia tiene la capacidad omnisciente de explicarlo todo, y atribuyen ley científica a una era oscurantista y retrógrada; la misma era en que se consolidó el método científico… realmente aburre leer lo mismo calcado de páginas de ateismo…
      y solo están postulando algo como verdadero, sin llamarlo verdadero (verdadero=>universal, inmutable y absoluto).
      HIPÓTESIS es una conclusión en base a deducciónes lógicas pero carente de pruebas empíricas.
      TEORIA es un postulado probable en base a pruebas circunstanciales pero empíricamente irrepetible.
      LEY es un postulado evidente en base a la realidad, en situaciones cirucunstancialmente análogas.

      Aunque lo defina la Américan Sciencist Association… la autoridad en la lengua castellana está en la RAE y la etimología. Perro NO ES gato, ni es el fin de la ciencia REDEFINIR EL LENGUAJE.

  5. disidente

    TEORIA. 1= Conocimiento especulatívo considerado con independencia de toda explicación.2= Hipótesis cuyas consecuencias se aplican a toda una ciencia o a parte muy importante de ella.(Entre otras.)
    EN TEORIA=Sin haberlo comprobado en la práctica .
    Real Academia de la Lengua Española.

    • Resulta curioso que se haya saltado:
      2. f. Serie de las leyes que sirven para relacionar determinado orden de fenómenos.

      De ahí la necesidad de definir teoría en el ámbito científico, en el lenguaje cotidiano el uso habitual es el de la acepción 1, que evidentemente no concuerda con la definición científica.

      • Iván

        No es curioso Kanijo, se la ha saltado para quedar de sabiondo y no como un bocas que no sabe de que habla como ya quedo demostrado en su intervencion anterior.

        Pero vamos, para pasar de el, es el tipico ignorante que ve “teoria” y empieza con estas tonterias sin entender y jamas comprender que significa teoria en ciencia.

      • Rosa Muñoz

        Hola Kanijo, tengo dos preguntas: entonces, ¿es un error decir “¿teoría de la gravedad?” o ¿debemos decir siempre “Ley de la gravedad?”, o la respuesta es más ambigua que eso?

        Otra pregunta, cuando Freeman dice que la evolución es observable, pone el ejemplo de dos poblciones de la misma especie que quedan separadas. Con el tiempo, dice, los individuos de una población serán incapacez de aparearse con los de la otra. Esto es puro sentido común, pero, hablando estrictamente, ¿podemos decir sin temor a que nos refuten que es un hecho observado? Al fin y al cabo, esto requiere grandes proporciones de tiempo, ¿no?

        Un saludo.

  6. luis rodriguez

    ¿Que no aperecen especies nuevas? ja y todas las bacteria nevas que aperecen todos los dias debido al mal uso de antibioticos, eso es evolucion.

  7. [...] hipótesis, teorías o leyes. Para ello voy a coger prestado parte del estupendo artículo “Teoría, Ley y Hechos en ciencia” de unos de los blogs más visitados: [...]

  8. [...] Es interesante leer el artículo de Ciencia Kanija sobre “Teoría, Ley y Hechos en ciencia.“ [...]

  9. [...] post vamos a hablar de las leyes científicas. Empecemos con una sencilla definición (extraída de cienciakanija.com) y vayamos introduciendo poco a poco características y consideraciones erróneas así como, ¿por [...]

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