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El método científico

Toda ciencia tiene su base, en último término, en el método científico. Tanto las posibilidades como las limitaciones de la ciencia dependen de este método. Y donde quiera que el método científico no pueda aplicarse no puede haber ciencia.

Consideradas aisladamente, la mayor parte de las fases del método científico son procedimientos vulgares empleados cada día por todo el mundo. Tomados en conjunto, constituyen la herramienta más poderosa inventada por el hombre para conocer y regular la naturaleza.

La observación ¹

Toda ciencia empieza con la observación, primer paso del método científico.

Esto constituye una delimitación inmediata del dominio científico; lo que no puede observarse no puede ser investigado por la ciencia. No obstante, no es necesario que la observación sea directa. Por ejemplo, los núcleos atómicos o el magnetismo no pueden percibirse directamente mediante nuestros órganos de los sentidos, pero pueden observarse sus efectos empleando instrumentos. Igualmente, la mente no puede ser observada de manera directa, pero si sus efectos, expresados por ejemplo en el comportamiento.

Es necesario que la observación sea repetible, real o potencialmente. Cualquiera que dude que los objetos caen al suelo después de echarlos al aire puede convencerse por si mismo repitiendo la observación. Los acontecimientos que ocurren una sola vez en la historia están fuera del campo de la ciencia.

La observación correcta es un arte extraordinariamente difícil, adquirido solamente después de una larga experiencia y muchas equivocaciones. Todo el mundo observa, con los ojos, el oído, el tacto y los demás sentidos, pero pocos observan correctamente. Los abogados acostumbrados a observar testigos, los artistas que enseñan a los estudiantes a dibujar objetos sobre un plano y los científicos que tratan de observar la naturaleza, todos pueden dar testimonio de esto.

Tal dificultad de la observación depende en gran parte de errores no sospechados. Por lo general, la gente ve lo que desea ver o lo que piensa que debe ver. Es extraordinariamente difícil librarse de los prejuicios inconscientes y ver lo que en realidad tenemos ante nosotros, nada mas y nada menos. La experiencia pasada, “los conocimientos vulgares” y, frecuentemente, los profesores, pueden constituir sutiles obstáculos para la observación correcta, e incluso los científicos experimentados no siempre consiguen evitarlos. Por eso las observaciones científicas no tienen valor hasta que varios científicos las han repetido independientemente y han llegado a los mismos resultados. Esa es la razón principal de que los sucesos que ocurren una sola vez y no son repetibles no pueden ser objeto de la ciencia.

Un trabajo científico solo tiene el valor de la observación original. Los errores de observación persisten en todo lo que sigue y los esfuerzos pueden fracasar incluso antes de empezar.

El problema

Después de realizada una observación, el segundo paso del método científico es definir un problema: en otras palabras, nos hacemos preguntas acerca de la observación. ¿Cómo ocurre esto y aquello? ¿Qué es lo que motiva que esto y aquello ocurran de tal manera? El hacerse preguntas distingue al científico del profano; todo el mundo realiza observaciones, pero no todo el mundo sigue sintiendo curiosidad.

De una manera mas precisa, no todo el mundo se da cuenta de que puede haber un problema relacionado con una observación. Durante miles de años incluso las personas curiosas admitieron simplemente como un hecho natural el que los objetos sin soporte cayeran al suelo. Fue necesario un genio para preguntar: “¿Por qué?”, y realmente pocos problemas han resultados más profundos.

Por lo tanto los científicos no dan nada por supuesto y plantean preguntas incluso arriesgándose a irritar a los demás. Es sabido que quien hace preguntas se busca complicaciones; esto les ha ocurrido siempre a los científicos. Mas deben continuar haciendo preguntas para seguir siendo científicos; y la sociedad debe esperar preguntas desagradables si desea tener ciencia.

Cualquiera puede hacer preguntas. No obstante, preguntar bien, lo mismo que observar bien, es un arte difícil. Para tener valor científico, las preguntas debe ser adecuada, y además comprobable. La dificultad esta en que con frecuencia es muy difícil o imposible saber por adelantado si una pregunta es adecuada o no, comprobable o no comprobable. Si una persona se desvanece en la calle y los que pasan junto a ella desean ayudarle, puede ser inadecuado, o puede no serlo, el preguntarle cuando comió por ultima vez. Sin experiencia, no es posible decidir sobre la oportunidad de esta pregunta y podría seguirse un camino equivocado.

En lo que refiere a la posibilidad de comprobar las preguntas, es evidente que debe disponerse de técnicas adecuadas para la comprobación, por lo menos potencialmente. No siempre se tiene la garantía de que esto sea así. Por ejemplo, la fama de Einstein se debe, en parte, a haber demostrado que es imposible comprobar si la Tierra se mueve o no a través de un “éter”, suposición admitida durante muchas décadas. Por lo tanto, todas las preguntas sobre el éter resultan no científicas y debemos formular de nuevo los problemas relacionados con esta cuestión hasta que sean comprobables. Einstein hizo esto y llego a su teoría de la relatividad.

En general, las preguntas “¿cómo?”, o “¿qué?” resultan más fáciles para la ciencia. Las preguntas con “¿Por qué?” son más embarazosas. Alguna de ellas puede plantearse de nuevo preguntarse “¿cómo?” o “¿qué?”, pero otras, como por ejemplo “¿por qué existe el universo?”, no es posible comprobarlas. Están fuera del dominio de la ciencia.

La hipótesis

Después de hecha una pregunta apropiada, el científico realiza el tercer paso del método científico que consiste en el procedimiento, aparentemente poco científico, de adivinar. Se trata de adivinar cuál pueda ser la contestación adecuada a la pregunta. Los científicos llaman a esto emitir una hipótesis.

El hacer hipótesis distingue todavía mas al científico del hombre vulgar. Pues mientras que muchas personas observan y hacen preguntas, la mayor parte se detienen aquí. Solo algunos piensan en contestaciones posibles, y los científicos son de estos.

Naturalmente, cualquier pregunta puede tener miles de respuestas posibles pero solo una cierta. Por consiguiente, son muy elevadas las probabilidades de que una suposición hecha al azar sea falsa. El científico no sabrá si su suposición es correcta o no hasta después de haber realizado el cuarto paso del método científico, la experimentación. El objeto de todo experimento es comprobar la valides de una hipótesis científica.

Si la experimentación demuestra que la primera suposición era falsa, el científico debe formular una nueva hipótesis y comprobar de nuevo su valides realizando otro experimento. Claro esta que haciendo suposiciones y comprobándolas pueden pasar años sin hallar nunca la contestación exacta. Esto ocurre.

Pero aquí también el arte, el genio y la experiencia suelen encontrar atajos. Existen hipótesis buenas e hipótesis malas y el científico posee generalmente la habilidad de decidir desde un principio las respuestas que, entre muchas, no tiene posibilidad de ser ciertas. Sus conocimientos en el campo en que trabaja, su experiencia pasada y la experiencia de los demás en problemas parecidos, le permiten reducir las numerosas posibilidades a unas pocas hipótesis verosímiles.

Este es el momento en que los presentimientos, las intuiciones y los accidentes afortunados ayudan enormemente a la ciencia. En un caso famoso, según cuenta la historia, el químico alemán Kekule se fue a la cama una noche después de una tertulia en la que se había bebido bastante y soñó que seis monos se perseguían en un círculo, con la cola de uno cogida por los dientes del otro. Prácticamente toda nuestra industria química se basa en este sueño, porque indico al científico que dormía como era la estructura del benceno, buscada desde hacia tanto tiempo, y que, como sabemos, consiste en seis átomos de carbono “que se cogen” uno a otro en un circulo. Y el benceno es la substancia fundamental de miles de productos químicos.

La situación ideal que suele buscar el científico es reducir sus problemas a solo dos alternativas posibles, una de las cuales, al ser comprobada experimentalmente, pueda ser contestada con un claro “sí” y la otra con un claro “no”. Es dificilísimo plantear los problemas de esta manera y hasta imposible en muchos casos. Muy a menudo la contestación obtenida es “puede ser”. No obstante, si se obtiene un si o un no claros, los científicos hablan e un trabajo primoroso y tales trabajos constituyen con frecuencia los pilares fundamentales de la ciencia.

El experimento

La experimentación es el cuarto paso del método científico. En este punto, la ciencia se aparta por completo del conocimiento vulgar.

Casi todo el mundo observa, hace preguntas y también trata de contestarlas. Pero el vulgo se detiene aquí­: “Mi contestación es tan lógica, tan razonable, y parece tan cierta que debe ser correcta”. El oyente considera el argumento, encuentra que en realidad es lógico y razonable y queda convencido. Entonces, él a su vez convence a otros. Al poco tiempo, todo el mundo cree haber hallado la respuesta.

Mas la voz débil y aguafiestas del científico se oye a lo lejos: ¿Dónde están las pruebas? En tales condiciones, frecuentemente ha sido más fácil y más conveniente eliminar al científico que suprimir una opinión publica arraigada por el camino emocional. Pero la eliminación del científico no altera el hecho de que las respuestas sin pruebas sean en el mejor caso opiniones sin base y, en el peor caso, ilusiones fanáticas. La experimentación puede aportar las pruebas necesarias, y todo aquel que experimentas después de haber admitido varias respuestas hipotéticas obra científicamente en su procedimiento, tanto si es un científico profesional como si no lo es.

Por otra parte, los experimentos no garantizan una conclusión científica. Porque existe amplio espacio en la experimentación y en los pasos sucesivos para que deje de ser científica.

La experimentación es con mucho la parte más difícil del método científico. No existen reglas a seguir; cada experimento es un caso en sí mismo.

El conocimiento y la experiencia suelen constituir una ayuda técnica, pero el planteamiento de los experimentos, y el decidir los medios con los cuales puede demostrarse mejor una hipótesis son los que distinguen el genio del diletante. El siguiente ejemplo dilatara esta cuestión: supongamos que se encuentra una substancian química X, esparcida accidentalmente en una placa de cultivo de cierta bacteria patógena, mata a todas las bacterias del cultivo. Problema: ¿Puede emplearse la substancia X para proteger a los seres humanos contra la bacteria patógena? Hipótesis: Si Experimento: Vamos a un hospital, buscamos un paciente con dicha enfermedad bacteriana y le inyectamos una dosis de la substancia.

Resultado posible n.°1: dos días después, el paciente esta curado. Conclusión: Hipótesis confirmada. Lanzamos al mercado el fármaco a un precio elevado. Poco después, los pacientes a los que se ha inyectado mueren a docenas y somos procesados y convictos de homicidio.

Resultado posible n.°2: dos días después, el paciente muere. Conclusión: la substancia X carece de valor y abandonamos el proyecto. Un año después, un colega nuestro recibe el premio Nobel por haber descubierto una substancia X que cura cierta enfermedad bacteriana del hombre. La misma substancia y la misma enfermedad en que nos habíamos interesado.

En este ejemplo, el llamado experimento no lo era en realidad.

En primer lugar, no se tuvo en cuenta que personas de distinta edad, sexo, costumbres alimenticias, historia medica anterior, herencia, etc., pudiesen reaccionar al medicamento de una manera diferente. Evidentemente, hubiese sido necesario probar la substancia en numerosas clases de pacientes preseleccionados con cuidado y en cada una de estas clases y en cada una de estas clases debería haber habido muchos pacientes. Además, las pruebas deberían haberse hecho primero en ratones, conejillos de india o monos.

En segundo lugar, no se determino la cantidad de substancia que debía emplearse. Evidentemente, deberían haberse probado una seria de dosis en cada clase de pacientes. Además, suponemos tácitamente que el fármaco es puro, es decir, que no contiene trazas de otras substancias químicas que pueden perturbar o interferir los resultados. Si se cree que contiene impurezas, deben hacerse una seria de experimentos separados.

En tercer lugar, y esto es lo más importante, no se tuvo en cuenta la posibilidad de que el paciente sanara o muriera aun sin haberle inyectado la substancia. En este caso, lo que se requiere es un testigo experimental; por cada grupo de pacientes a los que se le ha inyectado una solución del fármaco, debe disponerse de otro en el que se haya inyectado el disolvente sin la droga. Entonces, comparando los resultados en los diversos grupos puede determinarse si la curación o la muerte de los pacientes pueden atribuirse a la substancia.

Obsérvese que cada experimento requiere por lo menos dos pruebas o grupos de pruebas paralelas idénticas en todos los aspectos menos uno. En estas pruebas paralelas, una es la serie testigo, y constituye un punto de referencia para interpretar los resultados de la serie experimental. Para experimentar un fármaco en el hombre es necesario estudiar por lo menos cien mil o doscientos mil casos, la mitad de ellos testigos, la mitad experimentos. Ex fácil de ver, porque una sola prueba, un caso, puede conducir a conclusiones completamente erróneas. Muchas repeticiones de la misma prueba, realizadas en condiciones lo más iguales posible, y por lo menos una prueba testigo para cada una de las pruebas experimentales, son siempre los prerrequisitos de todo buen experimento.

Mientras que un programa de comprobación de la substancia X puede ser laborioso, caro y largo, el planeamiento del experimento es en realidad extraordinariamente sencillo. Es necesario realizar pocos pasos y es evidente cuales deben ser estos pasos. Pero hay muchos experimentos en que las pruebas por si mismas no requieren mas de una hora o dos, mientras que el planeamiento apropiado de las pruebas puede haber requerido varios años.

Y a pesar de que el planeamiento será lo más ingeniosos posible y la ejecución también muy cuidadosa, es posible que los resultados no sean un sí o un no rotundo. Por ejemplo, en un experimento de comprobación de un fármaco es practicante seguro que no el ciento por ciento del grupo inyectado con el fármaco se recuperara ni en el ciento por ciento del grupo testigo no tratado seguirá enfermo.

Los resultados reales pueden ser un setenta por ciento de recuperación en el experimento y un veinte por ciento de recuperación en el testigo. El experimento demuestra en este caso que el treinta por ciento de los pacientes de una enfermedad determinada no sanan a pesar del tratamiento y el grupo testigo demuestra que el veinte por ciento de los pacientes se recuperan aun sin el tratamiento. Además, si setenta de cada cien pacientes experimentados sanan, veinte de estos no han sido ayudados por el fármaco, sino que, según se deduce de los datos del grupo testigo, habrían sanado incluso sin el tratamiento. Por tanto, el fármaco es eficaz solo en el setenta por ciento menos el veinte por ciento, es decir, en el cincuenta por ciento de los casos.

Desde un punto de vista medico, esto puede constituir un gran éxito, ya que disponer del fármaco es evidentemente mejor que no tenerlo. Pero científicamente nos enfrentamos a un resultado equivoco de “podría ser”. Probablemente tal  resultado conduciría a nuevas investigaciones basadas en la nueva observación de que algunas personas responder al fármaco y otras no, y en el nuevo problema de por que ello es así, y que puede hacerse con respecto a esto.

El resultado de cualquier experimento representa una prueba. Esto es, la suposición original respecto a un problema queda confirmada, corregida o invalidada. Si se invalida, puede sentarse una nueva hipótesis confirmada luego por la prueba experimental.

Lo mismo que la prueba legal, la prueba científica puede ser fuerte y convincente, simplemente sugestiva, o deficiente. En cualquiera de estos casos nada queda demostrado. Según la fuerza de la prueba, simplemente se dispone de una base para considerar que la hipótesis sentada nos merece cierto grado de confianza.

Por ejemplo, nuestro nuevo fármaco puede ser precisamente lo que decimos que es cuando lo empleamos en este paso. En otra parte del mundo es posible que no surta efecto ninguno, o también puede ser que actúe con mayor eficacia. Todo lo que nosotros podemos decir con confianza es que nuestras pruebas se basan en un numero determinado de experimentos realizados en paciente nacionales, bacterias nacioneles y fármacos nacionales, y ello en condiciones hospitalarias específicas, y quien teniendo en cuenta todos los errores posibles, el fármaco tiene una eficacia del cincuenta por ciento. Los resultados experimentales no son nunca mejores ni más amplios que los experimentos mismos.

Aquí es donde muchos que han sido científicos hasta este momento pasan a ser no científicos. Sus afirmaciones rebasan las pruebas; confunden la respuesta parcial que han obtenido con la respuesta total; sostienen que tienen la prueba de un hecho, mientras que solo disponen de cierta evidencia a favor de una hipótesis. Siempre es posible obtener una prueba mejor, o una nueva prueba contradictoria, o por lo menos hipótesis mejores.

La teoría

La evidencia experimental es la base del quinto y ultimo paso del método científico: la formulación de una teoría.

Cuando una hipótesis es apoyada por pruebes realmente convincentes, mejor si se han obtenido en muchos laboratorios distintos y por muchos investigadores independientes, y cuando la evidencia total acumulada, merece una confianza incuestionable dentro de limites cuidadosamente especificados, entonces puede proponerse una teoría.

En nuestro ejemplo del fármaco, después de una confirmación substancial obtenida en muchos otros lugares una teoría aceptable seria la afirmación de que: “En tal enfermedad bacteriana el fármaco X es eficaz en el cincuenta por ciento de los casos”

¹ La consideración de la observación como el primer paso del método científico es una elección relativa realizada por el autor. Podría considerarse la plantación de un problema como el paso nro. 1 y la realización de las observaciones como el nro. 2.