1.2: Teorías, Hipótesis y Modelos

Para los fines de este libro de texto (y la ciencia en general), introducimos una distinción en lo que entendemos por “teoría”, “hipótesis” y por “modelo”. Consideraremos que una “teoría” es un conjunto de afirmaciones (o una ecuación) que nos da una descripción amplia, aplicable a varios fenómenos y que nos permita hacer predicciones verificables. Por ejemplo, la Teoría de Chloë (\(t \propto \sqrt{h}\)) puede considerarse una teoría. Específicamente, no utilizamos la palabra teoría en el contexto de “Tengo una teoría sobre esto...”

Una “hipótesis” es consecuencia de la teoría que se puede probar. De la Teoría de Chloë, tenemos la hipótesis de que un objeto tardará más\(\sqrt{2}\) tiempo en caer\(1\:\text{m}\) que de él\(2\:\text{m}\). Podemos formular la hipótesis con base en la teoría y luego probarla. Si la hipótesis se encuentra invalidada por el experimento, entonces o la teoría es incorrecta, o la hipótesis no es consistente con la teoría.

Un “modelo” es una descripción específica de la situación de un fenómeno basado en una teoría, que nos permite hacer una predicción específica. Usando el ejemplo de la sección anterior, nuestra teoría sería que el tiempo de caída de un objeto es proporcional a la raíz cuadrada de la altura de caída, y un modelo estaría aplicando esa teoría para describir una pelota de tenis que cae en\(4.2\) m. A partir del modelo, podemos formar una hipótesis comprobable de cuánto tiempo dura tomará la pelota de tenis para que caiga esa distancia. Es importante señalar que un modelo casi siempre será una aproximación de la teoría aplicada para describir un fenómeno particular. Por ejemplo, si la Teoría de Chloë solo es válida al vacío, y la usamos para modelar el tiempo que tarda un objeto en caer a la superficie de la Tierra, podemos encontrar que nuestro modelo no está de acuerdo con el experimento. No necesariamente concluiríamos que la teoría está invalidada, si nuestro modelo no aplicara adecuadamente la teoría para describir el fenómeno (por ejemplo, olvidando incluir el efecto de arrastre de aire).

Este libro de texto introducirá las teorías de la Física Clásica, que en su mayoría fueron establecidas y probadas entre los siglos XVII y XIX. Lo tomaremos como dado que no es probable que los lectores de este libro de texto realicen experimentos que desafíen esas teorías bien establecidas. El reto principal será, dada una teoría, definir un modelo que describa una situación particular, y luego probarlo. Este curso introductorio a la física se centra así en pensar en “hacer física” como tarea de modelar correctamente una situación.

Pensamientos de Emma

¿Cuál es la diferencia entre un modelo y una teoría?

“Modelo” y “Teoría” a veces se utilizan indistintamente entre los científicos. En física, es particularmente importante distinguir entre estos dos términos. Un modelo proporciona una comprensión inmediata de algo basado en una teoría.

Por ejemplo, si deseas modelar el lanzamiento de tu cohete de juguete al espacio, podrías ejecutar una simulación por computadora del lanzamiento basada en diversas teorías de propulsión que hayas aprendido. En este caso, el modelo es la simulación por computadora, que describe lo que sucederá con el cohete. Este modelo depende de diversas teorías que han sido ampliamente probadas como las Leyes del movimiento de Newton, la dinámica de fluidos, etc.

• “Modelo”: Tu simulación por computadora de cohetes caseros
• “Teoría”: Las leyes del movimiento de Newton, la dinámica de fluidos

Con esta analogía, podemos ver rápidamente que el “modelo” y la “teoría” no son intercambiables. Si lo fueran, estaríamos diciendo que todas las Leyes del Movimiento de Newton dependen del éxito de tu simulación por computadora de cohete de juguete.

Ejercicio\(\PageIndex{2}\)

Los modelos no pueden ser probados científicamente, solo se pueden probar teorías.

1. Cierto
2. Falso

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