Método experimental

Introducción

La filosofía reconoce numerosos métodos, entre los que están el método por definición, demostración, dialéctico, trascendental, intuitivo, fenomenológico, semiótico, axiomático, inductivo.[ ]La filosofía de la ciencia es la que, en conjunto, mejor establece los supuestos ontológicos y metodológicos de las ciencias, señalando su evolución en la historia de la ciencia y los distintos paradigmas dentro de los que se desarrolla.
El método científico (del griego: -meta = hacia, a lo largo- -odos = camino-; y del latín scientia = conocimiento; camino hacia el conocimiento) presenta diversas definiciones debido a la complejidad de una exactitud en su conceptualización: "Conjunto de pasos fijados de antemano por una disciplina con el fin de alcanzar conocimientos válidos mediante instrumentos confiables", "secuencia estándar para formular y responder a una pregunta". Así el método es un conjunto de pasos que trata de protegernos de la subjetividad en el conocimiento.

Método experimental de las ciencias empíricas

Las ciencias empíricas, experimentales o naturales son aquellas que estudian los fenómenos observables en la naturaleza. Se llaman experimentales porque parten de la experiencia y utilizan como criterio para aceptar sus tesis, la verificación experimental, su comprobación en la experiencia.
Método empírico-analítico. Conocimiento auto correctivo y progresivo. Características de las ciencias naturales y sociales o humanas. Caracteriza a las ciencias descriptivas. Es el método general más utilizado. Se basa en la lógica empírica. Dentro de éste podemos observar varios métodos específicos con técnicas particulares. Se distinguen los elementos de un fenómeno y se procede a revisar ordenadamente cada uno de ellos por separado.
    • Método experimental: Algunos lo consideran por su gran desarrollo y relevancia un método independiente del método empírico, considerándose a su vez independiente de la lógica empírica su base, la lógica experimental. Comprende a su vez:
      • Método hipotético deductivo. En el caso de que se considere al método experimental como un método independiente, el método hipotético deductivo pasaría a ser un método específico dentro del método empírico analítico, e incluso fuera de éste.
    • Método de la observación científica: Es el propio de las ciencias descriptivas.
    • Método de la medición: A partir del cual surge todo el complejo empírico-estadístico.

Método experimental

Es el más complejo y eficaz de los métodos empíricos, por lo que a veces se utiliza erróneamente como sinónimo de método empírico. Algunos lo consideran una rama tan elaborada que ha cobrado fuerza como otro método científico independiente con su propia lógica, denominada lógica experimental.

En este método el investigador interviene sobre el objeto de estudio modificando a esta directa o indirectamente para crear las condiciones necesarias que permitan revelar sus características fundamentales y sus relaciones esenciales bien sean:

-Aislando al objeto y las propiedades que estudia de la influencia de otros factores.
-Reproduciendo el objeto de estudio en condiciones controladas.
-Modificando las condiciones bajo las cuales tiene lugar el proceso o fenómeno que se estudia. .

Así, los datos son sacados de la manipulación sistemática de variables en un experimento ( método hipotético deductivo, el cual a su vez también se considera como un tipo de método empírico fuera del método experimental por su relevancia y eficacia). Una diferencia clara con el método empírico en general es que éste además trata de considerar los errores de modo que una inferencia pueda ser hecha en cuanto a la causalidad del cambio observado (carácter auto correctivo).
Este método tiene las siguientes fases:
  1. Observación.
  2. Formulación de hipótesis.
  3. Comprobación de la hipótesis
  4. Formulación de la ley.
  5. Expresión matemática de la ley.
  6. El conjunto de leyes forma una teoría que se aplica de manera deductiva como los axiomas en las matemáticas
Observación
Es la primera fase, aquella en la que el científico pone su atención en el estudio de las características del fenómeno objeto de su investigación.
Esta observación puede ser directa, es decir, según como se desarrolle el fenómeno en la naturaleza, o provocada en un laboratorio, esta segunda forma es la experimentación. La experimentación ofrece mayores ventajas que la mera contemplación del fenómeno en la naturaleza. En el laboratorio el fenómeno se puede repetir cuantas veces sea necesario y además se puede manipular.
Esta primera fase de investigación es muy importante, ya que un fallo en la observación puede generar una teoría equivocada.
La observación ha de ser medida, es decir, cuantificada. La matematización de la ley sólo es posible en el caso de que la observación haya sido cuantificada.
Formulación de hipótesis
La hipótesis –tesis débil-, es una explicación provisional del fenómeno que cumple un doble papel.
  1.  La hipótesis sirve para dirigir la investigación permitiendo su avance.
  2.  La hipótesis organiza los hechos observados:
Para organizar los hechos, toda hipótesis debe cumplir varias condiciones:
·  Tiene que ser sugerida por los hechos observados.
·  Tiene que ser coherente, es decir, no llevar a contradicciones.
·  Tiene que ser verificable, susceptible de ser comprobada experimentalmente.
·  Debe ser lo más sencilla posible. En igualdad de condiciones entre dos hipótesis se debe elegir la más sencilla.
Comprobación de las hipótesis
Una vez formulada, la hipótesis ha de ser verificada. Esta verificación se realiza mediante los llamados métodos de Stuart Mill (1806 – 1876), que perfeccionan las antiguas tablas de Francis Bacon (1561 – 1626).
Estos métodos son tres:
  1. Método de concordancias: Si A es causa de B, siempre que se dé A se dará B.
  2. Método de diferencias: Si A es causa de B, al faltar A, tiene que faltar B.
  3. Método de variaciones concomitantes: Si A es causa de B, al variar A, tiene que variar B.
La aplicación de estos métodos de Stuart Mill, se llama hoy día implicaciones contrastadoras, es decir predicciones de lo que sucederá si la hipótesis es exacta y correcta. Estas predicciones implicadas por la hipótesis, sirven para contrastarla o confirmarla.
Formulación de la ley
Una vez corroborada la hipótesis, se generaliza para todos los casos, pasa a la categoría de ley científica y como tal se formula. Una ley científica funciona como los axiomas en la matemática; a partir de la ley se deduce la teoría, como a partir de los axiomas se deducen los teoremas.
Matematización de la ley
El conjunto de leyes forma una teoría que se aplica de manera deductiva como los axiomas en las matemáticas.
 Ejemplo de la bomba de agua
Un ejemplo interesante del método experimental con el problema de explicar por qué las bombas no pueden levantar el agua a una altura superior a 10 metros. El problema era interesante para los ingenieros de minas y los fontaneros, pero también tenía un alcance más amplio. Era una teoría de carácter general que podía aplicarse a varios dominios de la tecnología.
Los supuestos iniciales eran:
·  A 1: El aire es un fluido que obedece a las leyes de la estática de los líquidos.
A 2: La tierra está rodeada por una capa de aire, Torricelli decía: “Vivimos sumergidos en un mar de aire elemental”.
De A 1, dedujo:
·  T 1: El aire ejerce una presión sobre los cuerpos en contacto con él.De A 1 y T 1, dedujo:
·  T 2: El aire atmosférico ejerce una presión sobre la superficie de la tierra – nos encontramos ante el concepto actual de presión atmosférica -. De hecho, Torricelli explica la subida del líquido en las bombas como el efecto de la presión del aire atmosférico sobre la superficie libre del líquido; la función del pistón no es absorber el agua – como pensaron los antiguos -, sino desalojar el aire liberando así el agua que sube de la presión atmosférica.
     La presión atmosférica se transmite al cuerpo líquido y lo único que hace el pistón es liberar la columna líquida de dicha presión.
·  T 3: El aire atmosférico ejerce una presión sobre la superficie libre de los líquidos. De A 1, se sigue que las leyes de los vasos comunicantes valen también para el sistema aire líquido. De A 1 y T 3, se sigue:
·  T 4:Si no hay una fuerza que actúe sobre una porción de la superficie de un líquido mientras el resto de la superficie sufre la acción de la atmósfera, la primera posición sube hasta que su peso se equilibra con el paso de la columna de aire. Aquí introduce el concepto de equilibrio hidrostático en un tubo en forma de U.
·  Definición: Dos fluidos se encuentran en equilibrio en un tubo U, si y solo si las presiones que ejercen recíprocamente sobre la superficie de contacto son iguales. Esta definición unida al Teorema 4, implican:
·  T 5: La altura máxima alcanzada por un líquido que sube bajo la acción de la presión atmosférica es la que corresponde al equilibrio. La presión atmosférica , es igual a la presión del líquido, es decir, a su gravedad específica multiplicada por la altura de su columna: , de donde  Esta afirmación no es una pura intuición, puesto que va precedida por un análisis; tampoco es una inducción, ya que no es una generalización de un número determinado de observaciones; tampoco se trata de una deducción, porque no es la conclusión de ninguna premisa anterior. Es por tanto, un nuevo axioma sugerido por la comparación de dos cosas, que afirma su semejanza: es una analogía. La nueva hipótesis se expresa como un axioma:
·  Axioma 3: Una bomba aspirante – impelente: El líquido en el que está parcialmente sumergida y la atmósfera constituyen un tubo en forma de U, cuya peculiaridad consiste en que la presión atmosférica no actúa sobre una de sus ramas.

Ejemplo de la bomba aspirante-impelente

De A 3 y T 5, se deduce la posibilidad de producir realmente un vacío.

T 6: Si una vez que la columna líquida ha alcanzado la altura de equilibrio, la bomba sigue trabajando, aparece un vacío entre la superficie de la columna líquida y el pistón. Ya tenemos lo necesario para explicar por qué suben los líquidos en las bombas, y por qué la subida tiene un límite.

Resumen del razonamiento

1. Enunciado del problema
La limitada capacidad de extracción de las bombas de succión y la inadecuación de la hipótesis del horror vacui (- rechazo que siente la naturaleza por el vacío -) para explicar esa generalización empírica.

2. Hipótesis iniciales
2.1. La aerostática y la hidráulica son una disciplina (analogía).
2.2. Existe la atmósfera (mar de aire elemental) (analogía).

3. Elaboración de hipótesis iniciales
A 1 teoría hidrostática. Luego ( ├ T 1) (deducción).
A 2, T 2. Luego (├T 2) (deducción).
T 2 ├ T 3 (deducción).
A 1 T 3 ├T 4 (deducción).
4. Expansión de la teoría inicial
Df. (estipulación).
(Df. T 4 y T 5)(deducción).
A 3: Parte de un tubo en U que funciona como una bomba (analogía).
A 3, T 5, T 6 (deducción).
             Una bomba aspirante – impelente: El líquido en el que está parcialmente sumergida y la atmósfera constituyen un tubo en forma de U ,cuya peculiaridad consiste en que la presión atmosférica no actúa sobre una de sus ramas.
5. Solución del problema
T 4, A 3, subida de los líquidos en las bombas (deducción).
T 5 A 3 altura limitada de la columna de líquido que sube por la bomba


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