2.1: ¿Qué es la Ciencia?

Al igual que otras ciencias naturales, la ciencia ambiental reúne conocimientos sobre el mundo natural. La ciencia es más que solo un cuerpo de conocimiento, la ciencia proporciona un medio para evaluar y crear nuevos conocimientos. Los métodos científicos incluyen la observación cuidadosa, el mantenimiento de registros, el razonamiento lógico y matemático, la experimentación y el sometimiento de conclusiones al escrutinio de otros. La ciencia también requiere considerable imaginación y creatividad; un experimento bien diseñado es comúnmente descrito como elegante o hermoso. La ciencia tiene considerables implicaciones prácticas y algunas ciencias se dedican a aplicaciones prácticas, como la prevención de enfermedades (figura\(\PageIndex{a}\)). Otra ciencia procede en gran parte motivada por la curiosidad. Sea cual sea su objetivo, no cabe duda de que la ciencia ha transformado la existencia humana y seguirá haciéndolo.

Figura\(\PageIndex{a}\): Los biólogos pueden optar por estudiar Escherichia coli (E. coli), una bacteria que es residente normal de nuestro tracto digestivo pero que a veces también es responsable de brotes de enfermedades. En esta micrografía, la bacteria se visualiza mediante un microscopio electrónico de barrido y coloración digital. (crédito: Eric Erbe; coloración digital por Christopher Pooley, USDA-ARS)

Existen áreas de conocimiento, sin embargo, a las que no se pueden aplicar los métodos de la ciencia. Estos incluyen cosas como la moralidad, la estética o la espiritualidad. La ciencia no puede investigar estas áreas porque están fuera del ámbito de los fenómenos materiales, los fenómenos de la materia y la energía, y no pueden ser observadas y medidas.

Evidencia, mediciones y observaciones

Los científicos utilizan la evidencia objetiva sobre la evidencia subjetiva, para llegar a conclusiones sólidas y lógicas. Una observación objetiva es sin sesgos personales y lo mismo por parte de todos los individuos. El sesgo se refiere a favorecer una cosa sobre otra, y puede llevar a resultados inexactos. Los humanos están sesgados por naturaleza, por lo que no pueden ser completamente objetivos; el objetivo es ser lo más imparciales posible. Una observación subjetiva se basa en los sentimientos y creencias de una persona y es exclusiva de ese individuo (figura\(\PageIndex{b}\)).

Figura\(\PageIndex{b}\): Se trata del Gran Cañón de Yellowstone en el Parque Nacional Yellowstone. Una afirmación objetiva al respecto sería, “El panorama es de una cascada”. Una afirmación subjetiva sería, “El cuadro es hermoso”.

Otra forma en que los científicos evitan el sesgo es utilizando mediciones cuantitativas sobre cualitativas siempre que sea posible Una medida cuantitativa se expresa con un valor numérico específico. Las observaciones cualitativas son descripciones generales o relativas. Por ejemplo, describir una roca como roja o pesada es una observación cualitativa. Determinar el color de una roca midiendo las longitudes de onda de la luz reflejada o su densidad midiendo las proporciones de minerales que contiene es cuantitativo. Los valores numéricos son más precisos que las descripciones generales, y se pueden analizar mediante cálculos estadísticos. Es por ello que las mediciones cuantitativas son mucho más útiles para los científicos que las observaciones cualitativas.

Razonamiento Inductivo y Deductivo

Una cosa es común a todas las formas de ciencia: un objetivo último que hay que conocer. La curiosidad y la indagación son las fuerzas impulsoras del desarrollo de la ciencia. Los científicos buscan entender el mundo y la forma en que opera. Se utilizan dos métodos de pensamiento lógico: el razonamiento inductivo y el razonamiento deductivo.

El razonamiento inductivo es una forma de pensamiento lógico que utiliza observaciones relacionadas para llegar a una conclusión general. Este tipo de razonamiento es común en la ciencia descriptiva. Un científico de la vida como un biólogo hace observaciones y las registra. Los datos brutos se pueden complementar con dibujos, imágenes, fotos o videos. A partir de muchas observaciones, el científico puede inferir conclusiones (inducciones) con base en la evidencia. El razonamiento inductivo implica formular generalizaciones inferidas de la observación cuidadosa y el análisis de una gran cantidad de datos. La topografía del uso del suelo (qué áreas son boscosas, agrícolas, urbanas, etc.) en todo Estados Unidos y luego concluir que las áreas boscosas se concentran en Occidente es un ejemplo de ciencia descriptiva.

En el razonamiento deductivo, el patrón de pensamiento se mueve en dirección opuesta en comparación con el razonamiento inductivo. El razonamiento deductivo es una forma de pensamiento lógico que utiliza un principio o ley general para pronosticar resultados específicos. A partir de esos principios generales, un científico puede extrapolar y predecir los resultados específicos que serían válidos siempre y cuando los principios generales sean válidos. Por ejemplo, una predicción sería que si el clima es cada vez más cálido en una región, la distribución de plantas y animales debería cambiar. Se han hecho comparaciones entre distribuciones en el pasado y en el presente, y los muchos cambios que se han encontrado son consistentes con un clima cálido. Encontrar el cambio en la distribución es evidencia de que la conclusión del cambio climático es válida. El razonamiento deductivo, o deducción, es el tipo de lógica utilizada en la ciencia basada en hipótesis (ver más adelante).

Para resumir, el razonamiento inductivo pasa de lo específico (una observación) a lo general (conclusión), y el razonamiento deductivo pasa de lo general (una hipótesis o principio) a lo específico (resultados).

Ambos tipos de pensamiento lógico están relacionados con las dos vías principales del estudio científico: la ciencia descriptiva y la ciencia basada en hipótesis. La ciencia descriptiva (o descubrimiento) tiene como objetivo observar, explorar y descubrir, mientras que la ciencia basada en hipótesis comienza con una pregunta o problema específico y una respuesta o solución potencial que puede ser probada. El límite entre estas dos formas de estudio suele ser borroso, porque la mayoría de los esfuerzos científicos combinan ambos enfoques. Las observaciones conducen a preguntas, las preguntas conducen a formar una hipótesis como posible respuesta a esas preguntas, y luego se prueba la hipótesis. Así, la ciencia descriptiva y la ciencia basada en hipótesis están en diálogo continuo.

La ciencia también es un proceso social

Los científicos comparten sus ideas con sus compañeros en conferencias, buscando orientación y retroalimentación (figura\(\PageIndex{c}\)). Los trabajos de investigación y los datos presentados para su publicación son revisados rigurosamente por pares calificados, científicos que son expertos en el mismo campo. El proceso de revisión científica tiene como objetivo eliminar la desinformación, los resultados de investigación no válidos y la especulación salvaje. Por lo tanto, es lento, cauteloso y conservador. Los científicos tienden a esperar hasta que una hipótesis sea apoyada por una abrumadora cantidad de evidencia de muchos investigadores independientes antes de aceptarla como una teoría científica.

Figura\(\PageIndex{c}\): Los científicos comparten información publicando y asistiendo a conferencias. La conferencia que se muestra aquí se centra en la investigación de maní y micotoxinas (productos químicos nocivos producidos por hongos). Imagen de Sharon Dowdy (CC-BY-NC).

Características de los científicos

No hay nada misterioso o incluso particularmente inusual en las cosas que hacen los científicos. Hay muchas formas de trabajar en los problemas científicos. Todos ellos requieren de sentido común. Más allá de eso, todos muestran ciertos rasgos que son especialmente -pero no singularmente- característicos de la ciencia.

• Escepticismo — Los buenos científicos utilizan estándares altamente críticos para juzgar la evidencia. Se acercan a datos, afirmaciones y teorías (¡idealmente, incluso las suyas!) con dosis saludables de escepticismo.
• Tolerancia a la incertidumbre — Los científicos suelen trabajar durante años -a veces durante toda una carrera- tratando de entender un problema científico. Esto a menudo implica encontrar hechos que, por un tiempo, no encajan en ningún patrón coherente y que incluso pueden apoyar explicaciones mutuamente contradictorias. A veces, cuando uno escucha a los científicos que defienden vigorosamente sus puntos de vista, su confianza parece absoluta. Pero en lo profundo de sus corazones, saben que sus puntos de vista se basan en probabilidades y que una nueva pieza de evidencia puede aparecer en cualquier momento y forzar un cambio importante en sus puntos de vista.
• Aunque ciertamente no tienen el monopolio del trabajo duro, su disposición a trabajar largas horas y años persiguiendo un problema es la marca de todos los buenos científicos. Para la ciencia es un trabajo duro.

Atribución

Modificado por Melissa Ha de las siguientes fuentes:

• ¿Qué es la Ciencia? de Una introducción a la geología de Chris Johnson et al. (licenciado bajo CC-BY-NC-SA)
• El Proceso de la Ciencia desde la Biología Ambiental por Matthew R. Fisher (licenciado bajo CC-BY)
• Métodos Científicos de la Biología por John W. Kimball (licenciado bajo CC-BY)