En el anterior apartado vimos que el método científico necesita de contrastación empírica de hipótesis. También que la contrastación empírica de hipótesis puede llevarse a cabo al menos de dos formas posibles: una mediante observaciones y otra mediante manipulación experimental. En la próxima página ↗ ilustraremos ambas formas de contrastación empírica con dos investigaciones clásicas realizadas en el ámbito de la biología evolutiva. Sin embargo, antes es preciso detenernos a comentar brevemente en qué se diferencian las contrastaciones observacionales de hipótesis de las contrastaciones experimentales.

A menudo, los filósofos de la ciencia señalan que la observación y la experimentación no son dos categorías separadas, sino que forman parte de un continuo (Brandon 1994; Hacking 1996). Sin embargo, para nuestros propósitos diremos que la contrastación observacional de hipótesis se distingue claramente de la manipulación experimental debido a la manipulación consciente de las variables de interés. En las observaciones, el científico no altera deliberadamente ningún factor causal que crea que pueda estar afectando al fenómeno que está estudiando. Por el contrario, se limita a registrar lo que sucede en el presente o los rastros que ha dejado un suceso pasado. En cambio, en la manipulación experimental sí se alteran intencionadamente los factores causales de interés.

Observaciones científicas

Se pueden destacar cuatro características que caracterizan a la observación científica.

1) La observación científica está guiada por hipótesis. Los científicos no observan cualquier cosa que pase por delante de sus narices. Por el contrario, estos solamente realizan observaciones de aquellos fenómenos o sucesos que consideran relevantes de cara a su investigación, es decir, que creen que pueden ser pertinentes de cara a confirmar o refutar su hipótesis de partida.

2) La observación científica es sistemática y ordenada, es decir, los científicos establecen un protocolo de registro que evita la arbitrariedad y la falta de control.

3) Un tercer factor característico de la observación científica es que usa instrumentos complejos que nos permiten ir más allá de las capacidades humanas. Por ejemplo, en muchos casos, la observación científica en biología se realiza a través de microscopios, los cuales permiten observar cosas no apreciables a simple vista (véase la figura 1). En otras ocasiones los instrumentos científicos permiten registrar parámetros físicos no accesibles a nuestros sentidos, tales como la energía electromagnética de longitudes de onda muy larga o corta. Además de esto, los científicos disponen también de una serie de herramientas de tipo matemático, entre las que destaca la estadística. En este caso, herramientas estadísticas permiten, entre otras cosas, observar y establecer relaciones de covariación entre distintos tipos de sucesos. Así pues, la observación científica, a diferencia de la cotidiana, no se ciñe a lo directamente observable, sino que va más allá de ésta en distintos sentidos.

4) Por último, un cuarto factor característico de la observación científica, y que en ocasiones se relaciona con el anterior, es que esta depende de un sofisticado bagaje teórico y conceptual que permite a los científicos dar sentido a la información obtenida. Por ejemplo, los médicos que obtienen una imagen del cerebro generada por medio de resonancia magnética funcional disponen de un conjunto de teorías y conceptos que les permite interpretar su contenido. En ese sentido, y a diferencia de la observación casual, la observación científica se presenta en un complejo contexto teórico.

Experimentos de manipulación

En los experimentos de manipulación, los científicos tratan de controlar y manipular todos los factores relevantes que intervienen en un fenómeno para corroborar sus hipótesis. A menudo, los procesos que ocurren en la naturaleza están provocados por más de una causa, y la observación, incluso si esta es de carácter científico, no permite desentrañar por sí sola la contribución relativa de cada una de estas causas. Para entender mejor estos procesos, los científicos realizan experimentos que exigen el control y la manipulación de las condiciones en las que tienen lugar dichos procesos.

Normalmente, en un contexto experimental los científicos distinguen entre las variables independientes y las variables dependientes. Las variables independientes son aquellas que el investigador manipula para medir su efecto sobre otras variables, las variables dependientes. Habitualmente, las variables independientes representan las causas de un fenómeno, mientras que las dependientes representan sus efectos. Las hipótesis que se contrastan experimentalmente tratan de poner a prueba si una o varias variables independientes son de veras las causantes de uno ovarios efectos determinados (las variables dependientes).

Para poder averiguar las causas de los fenómenos naturales de interés, los científicos diseñan sus experimentos de manipulación distinguiendo entre los grupos experimental y de control. En el grupo experimental, los sujetos experimentales se exponen a la presencia de la variable independiente, que los científicos manipulan sistemáticamente para ver el efecto que tiene sobre la variable dependiente. Este efecto se contrasta con lo que sucede en el grupo de control, en el que la variable independiente se mantiene constante o se neutraliza, de forma que no pueda ejercer un efecto sobre la variable dependiente. La comparación entre lo sucedido en el grupo experimental y en el grupo de control permite a los científicos discernir el papel causal que juega la variable independiente.

Otro tipo de variables que hay que tener en cuenta en los experimentos de manipulación son las denominadas variables extrañas. Estas son factores que pueden interferir en la relación entre las variables independientes y las dependientes. Los diseños experimentales buscan en buena medida mantener las variables extrañas constantes y bajo control para que no puedan contaminar la verdadera relación que existe entre las variables independientes y las dependientes. De hecho, la calidad de los diseños experimentales se suele valorar en función de cuán bien se controlan las variables extrañas y en qué medida permiten ilustrar la relación causal existente entre las variables independientes y las dependientes. Las variables extrañas se suelen controlar en los experimentos de manipulación mediante diversas estrategias, tales como la homogeneización, la aleatorización de la muestra o la compensación. Por ejemplo, si vamos a realizar un experimento para medir el efecto del pH sobre la salud reproductiva de cierta especie de peces de acuario, y consideramos que la forma del acuario puede ser un problema que afecte a los resultados, entonces seleccionaremos un mismo tipo de acuario para todos los casos. De ese modo, la variable extraña “forma del acuario” no afectará al experimento en sí, pues habrá sido controlada mediante homogeneización.

En definitiva, los experimentos de manipulación se distinguen de las observaciones en que en los primeros se manipulan las condiciones en las que se producen los fenómenos de interés, mientras que en las últimas no se manipula ningún factor.

Para saber más:

Brandon RN (1994) Theory and experiment in evolutionary biology. Synthese, 99:59-73

Hacking I (1996) Representar e intervenir. Paidós, Barcelona