El método científico es la secuencia estándar que se utiliza para formular y responder a preguntas. La observación y la experimentación son las claves de los avances científicos y de la ciencia. Cuando respondemos preguntas utilizando el método científico hacemos que la Ciencia y la Tecnología avancen así como nuestro conocimiento sobre el mundo natural del que formamos parte.

 En esta presentación puede estudiar las etapas del método científico con ejemplos de preguntas, hipótesis, experimentos, observaciones, hechos, teorías y leyes científicas. Utilice, si lo desea, los botones de la zona superior de la página para enlazar con primero de ESO, con el index.html o con segundo de ESO.

   1.- Observación de hechos e Investigación Bibliográfica

   Al observar la naturaleza de manera accidental o intencionada puede que detectemos problemas, encontremos enigmas, desafíos o retos a resolver. Al repetir las observaciones y analizarlas minuciosamente podemos desechar aquellos aspectos irrelevantes del problema. Las observaciones realizadas pueden llevarse a cabo con o sin instrumentos de medida (termómetros, barómetros, pluviómetros, tensiómetros, microscopios...) y se pueden realizar de forma directa o indirecta. Con los datos obtenidos, tras su procesamiento y análisis, circunscribiremos mejor el problema en cuestión.

   Un Ejemplo de esta fase: Cuando se dan determinadas condiciones de acumulación de materia orgánica (suciedad) podemos observar que pequeños animales tanto invertebrados (moscas) como vertebrados (ratones) surgen de la carne en putrefacción y de los montones de trigo, respectivamente. Además de la materia orgánica de diverso tipo acumulada comprobamos también que otros parámetros influyen como humedad y temperatura. A partir de estos hechos observados nos hacemos preguntas para resolver el ploblema planteado.

   Otro ejemplo que podríamos plantearnos son las plagas de topillos (Microtus arvalis) y por qué son más o menos graves unos años que otros. En 2007 en Castilla y León se produjo una importante plaga de este roedor. Dicha plaga comenzó a desarrollarse en el verano de 2006 en la provincia de Palencia. Si pulsas sobre el nombre científico del topillo campesino puedes comenzar tu investigación bibliográfica sobre este tema.

   2.- Formulación de Preguntas

   En los trabajos de Mendel, Newton y Cajal las preguntas que estos investigadores se hicieron fueron muy importantes para la formulación de hipótesis. Mendel se preguntó ¿Cómo se transmitían los caracteres hereditarios? y para su estudio utilizó diferentes variedades del guisante o arveja (Pisum sativum). Newton realizó numerosas investigaciones en el campo de las matemáticas y la física. Su trabajo sobre la gravitación universal de 1685 se fundamentó sobre preguntas similares a ¿Cómo y por qué se mueven los planetas en torno al sol?. Ramón y Cajal no entendía por qué el sistema nervioso era diferente al resto de tejidos en su constitución. Don Santiago pensaba que el sistema nervioso debía estar formado por células individuales y no por una red continua tisular. Se preguntaba ¿Dónde y cómo demostrar que las neuronas se conectan unas con otras?. Sus investigaciones llevaron al descubrimiento de las sinapsis entre neuronas.

   En el ejemplo de la plaga de topillos (Microtus arvalis) de 2007 en Castilla y León surgieron numerosas preguntas sobre las causas de dicha plaga. ¿Por qué en el verano de 2007 se disparó la población de topillos desde los 100 millones habituales a los 700 millones?¿Cómo influyeron las temperaturas suaves del invierno, la reducción de heladas y la suave primavera de ese año?.

   3.- Hipótesis

   En los trabajos de Mendel, Newton y Cajal las preguntas que estos investigadores se hicieron generaron las siguientes hipótesis. La hipótesis planteada por Mendel era la transmisión independiente de los caracteres hereditarios. La hipótesis formulada por Newton fue "los planetas ni se mueven exactamente en elipses, ni giran dos veces según la misma órbita". Ramón y Cajal formuló la hipótesis de que el sistema nervioso debía estar formado por células individuales y no por una red continua tisular.

   En el ejemplo de la plaga de topillos (Microtus arvalis) de 2007 en Castilla y León la hipótesis formulada sobre las causas de dicha plaga puede ser que la elevación de temperaturas, la reducción de heladas en el invierno y la primavera suave, entre otras causas, facilitan la reproducción de los topillos a tasas que pueden llegar a convertirse en una plaga.

   4.- Experimentación y Observación.

    Gregor Mendel

   La genética Mendeliana se la debemos a Gregor Mendel que realizó sus investigaciones con la planta de guisante (Pisum sativum) en el monasterio Agustino de Brno. Los magníficos trabajos de Mendel no fueron reconocidos durante su vida y murió sin saber que todos nosotros partimos de ellos para comenzar a estudiar genética. Realizó sus investigaciones entre 1856 y 1863; publicó sus resultados en 1865 aunque no tuvo eco alguno. A principios de 1900 otros científicos redescubrieron sus trabajos y dieron a conocer las Leyes de Mendel que sirvieron de base a la genética. Las investigaciones de Mendel son un ejemplo de la aplicación más exquisita del método científico como verá a continuación.

La importancia de los experimentos de Mendel radica en los siguientes puntos:

 1.- Objeto de estudio: Utilizó una planta fácil de cultivar (ocupan poco espacio y su ciclo es corto), de bajo coste en los mercados y fácil de estudiar en sus caracteres (color, forma, tamaño...). Dado que es una legumbre cada planta produce muchos descendientes. Además es una planta donde resulta fácil la fecundación cruzada así como la autofecundación.

 2.- Planteamiento inicial: Partió de variedades puras asegurándose de que lo eran (las cruzaba consigo mismas por autofecundación hasta comprobar que el carácter se repetía).

 3.- Tamaño de muestra y número de caracteres estudiados: Trabajó con tamaños de muestra significativos (300.000 semillas de 27.000 plantas de unas 34 variedades). Por poner un ejemplo, el carácter color de guisante (amarillo o verde) lo estudió en 8023 plantas en la F2 obteniendo 6022 amarillos y 2001 verdes. En total estudió siete caracteres con tamaños de muestra elevados en todos los casos.

 4.- Rigurosidad en la ejecución de los experimentos: Mendel tardó siete años en realizar sus experimentos. Inicialmente se ocupó de obtener semillas, plantas y variedades. En segundo término obtuvo variedades homocigóticas. En tercer lugar desarrollo sus experimentos, primero estudiando los caracteres de uno en uno y más tarde de dos en dos. Para evitar la autofecundación y asegurar la fecundación cruzada entre las variedades puras objeto del experimento, cortó los filamentos de los estambres de dichas flores. Finalmente, estudio los caracteres de miles de plantas para obtener los resultados cuantitativos finales.

 5.- Análisis estadístico de los resultados: Mendel tenía una sólida base matemática por lo que el tratamiento de los resultados obtenidos y sus conclusiones en forma de las Leyes de Mendel son un magnífico ejemplo de método científico.

   Isaac Newton

   Los Principia (Philosophiæ naturalis principia mathematica) fue la obra donde Isaac Newton publicó en 1687 sus tres leyes fundamentales del movimiento y su Ley de la Gravitación Universal. Las leyes del movimiento sentaron las bases de la física clásica.

   Primera o Ley de la Inercia: Todo cuerpo que se encuentra en reposo o movimiento rectilíneo y uniforme permanecerá indefinidamente en esta situación y a la misma velocidad mientras no actúe sobre él ninguna fuerza.

   Segunda o Ley fundamental de la dinámica: La aceleración producida por una fuerza sobre un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa del cuerpo: F = m . a .

   Tercera o Ley de acción y reacción: Si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro (acción), éste ejerce una fuerza igual y de sentido contrario sobre el primero (reacción).

   La Ley de la Gravitación Universal fue enunciada por Newton a partir de la segunda ley de la mecánica y de la tercera ley de Kepler. La Ley de Gravitación Universal afirma que entre dos cuerpos materiales cualesquiera se ejerce una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa los centros de gravedad de ambos cuerpos. Dicha ley fue aplicada con éxito a los planetas del sistema solar, los satélites de Júpiter y el sistema Tierra-Luna para calcular la aceleración de la gravedad en la superficie de la Tierra.

   Otros trabajos de Newton fueron los descubrientos sobre la naturaleza de la luz y el desarrollo del cálculo matemático. En cuanto a la luz Newton descompuso la luz blanca con un prisma de vidrio y la recompuso con un segundo prisma invertido, demostrando que la luz blanca es una mezcla de colores que él llamó "espectro". Estos trabajos de Newton dieron origen a la disciplina de óptica. En Matemáticas debemos a Newton la fórmula que desarrolla cualquier potencia de una expresión formada por dos términos (binomio de Newton). Además, junto a Leibniz, fue uno de los inventores del cálculo integral y diferencial o cálculo infinitesimal.

   Santiago Ramón y Cajal

   Los trabajos de D. Santiago Ramón y Cajal son un ejemplo de cómo se puede llegar a las más altas metas científicas partiendo de una precaria situación. En 1888 investigó las conexiones de las células nerviosas y desarrolló métodos de tinción aplicados exclusivamente a neuronas y a los nervios. Dichos métodos mejoraron los de Camillo Golgi realizados con nitrato de plata y además, Cajal inventó un método propio con oro. Con estos métodos demostró que la neurona es el elemento fundamental del tejido nervioso y estudió la estructura del cerebro, el cerebelo, la médula espinal, el bulbo raquídeo y los centros sensoriales, especialmente la retina. Tras el Congreso de Berlín de 1889 sus trabajos fueron difundidos por Kölliker y reconocidos en 1906 con la concesión del Premio Nobel en Fisiología o Medicina compartido con Camillo Golgi.

   5.- Análisis de Datos

   La genética Mendeliana es un ejemplo de un riguroso análisis de datos. Mendel trabajó con tamaños de muestra significativos. Utilizó 300.000 semillas de 27.000 plantas de unas 34 variedades. El carácter color de guisante (amarillo o verde) lo estudió en 8023 plantas en la F2 obteniendo 6022 amarillos y 2001 verdes. El carácter textura de la semilla (lisa o rugosa) lo estudió en 7324 plantas en la F2 obteniendo 5474 lisas y 1850 rugosas. En total estudió siete caracteres (color y textura de la semilla; color y forma de la legumbre; posición y color de las flores y altura de la planta de guisante) con tamaños de muestra elevados en todos los casos (580 el menor y 8023 el mayor). El tratamiento de los resultados obtenidos por Mendel fue riguroso y primero estudio los caracteres de uno en uno analizando estadísticamente las proporciones obtenidas. Seguidamente estudió los caracteres de dos en dos analizando los resultados de forma cuantitativa valiéndose de la estadística, Mendel tenía una sólida base matemática. Con estos datos pudo formular sus leyes sobre la segregación de caracteres en la F1 y F2.

   6.- Predicciones

   La teoría de la relatividad general es una teoría del campo gravitatorio y de los sistemas de referencia generales, presentada por Albert Einstein en 1915. Dicha teoría fue comprobada por primera vez en la observación de un eclipse total de Sol en 1919. En dicho eclipse Arthur Eddington pudo poner de manifiesto que la luz de estrellas lejanas se curvaba al pasar cerca del campo gravitatorio solar alterando la posición aparente de las estrellas cercanas con respecto al Sol. Dicho fenómeno había sido predicho por Albert Einstein en su teoría de la relatividad general: Einstein predijo un desplazamiento aparente de la posición de 1,745 segundos de arco para una estrella situada justo en el borde del Sol, y desplazamientos cada vez menores de las estrellas más distantes. Se ha demostrado que sus cálculos sobre la curvatura de la luz en presencia de un campo gravitatorio eran exactos. Desde entonces muchos otros experimentos y aplicaciones han demostrado las predicciones de la relatividad general. Entre estas predicciones podemos destacar las relacionadas con los efectos gravitacionales. En presencia de grandes campos gravitatorios la luz es desviada hacia el rojo debido a la gravedad.

   Las aplicaciones prácticas de la teoría general y de la teoría especial de la relatividad son numerosas y entre ellas podemos citar la sincronización de los relojes situados en satélites GPS con los situados en tierra. Si no se tuviese en cuenta el efecto que sobre el tiempo tiene la velocidad del satélite y su gravedad respecto a un observador en tierra, se produciría un adelanto de 38 microsegundos por día en el reloj del satélite. La corrección evita errores de varios kilómetros en la determinación de la posición.

   7.- Publicación

   En la genética Mendeliana las investigaciones de Mendel se realizaron entre 1856 y 1863. La presentación de sus resultados se produjo en 1865 en las reuniones de la Sociedad de Historia Natural de Brno y luego los publicó como Experimentos sobre hibridación de plantas en las actas de la Sociedad de Historia Natural. Sus resultados fueron ignorados por completo. En 1859 Charles Darwin había publicado sus trabajos sobre el origen de las especies sin tener conocimiento de los trabajos de Mendel. Tuvieron que transcurrir más de 30 años para que, a principios de 1900, otros científicos (Hugo de Vries, Carl Correns, Erich von Tschermak y William Bateson) redescubrieran los trabajos de Mendel y dieron a conocer sus leyes que sirvieron de base para la Genética. Actualmente conocemos a este campo de la genética como genética mendeliana en su honor.

   En el caso de las investigaciones de Newton fueron publicadas en 1687 como los Principia (Philosophiæ naturalis principia mathematica) que incluía sus tres leyes fundamentales del movimiento y su Ley de la Gravitación Universal.

   Las investigaciones de Santiago Ramón y Cajal fueron presentadas y aceptadas en 1889 en el Congreso de la Sociedad Anatómica Alemana, celebrado en Berlín. En dicho Congreso Cajal presentó su esquema estructural del sistema nervioso como un aglomerado de unidades independientes y definidas que pasó a conocerse con el nombre de «doctrina de la neurona», y en ella destaca la ley de la polarización dinámica, modelo capaz de explicar la transmisión unidireccional del impulso nervioso.

   8.- Verificación

   La verificación consiste en contrastar o poner a prueba las predicciones realizadas a partir de nuestro modelo con nuevas observaciones o experimentos. Durante la verificación las predicciones pueden ser confirmadas (cuando se cumplen) o refutadas (cuando no se cumplen). El científico Popper propuso la falsación utilizando predicciones que al cumplirse refutan la hipótesis de partida. Tanto la confirmación como la falsación son una probabilidad y siempre pueden tener un margen de error. En ciencia las pruebas a favor o las refutaciones nunca son absolutas y por ello todo modelo, teoría o ley siempre es provisional hasta que tengamos una mejor que explique la realidad.

   La teoría de la generación espontánea fue una teoría biológica que sostenía que los animales y vegetales surgen de manera espontánea desde la materia orgánica, inorgánica o desde una combinación de ambas. Fue descrita por Aristóteles y más tarde apoyada por René Descartes, Francis Bacon o Isaac Newton. En los siglos XVII, XVIII y XIX varios científicos (Francesco Redi, Lazzaro Spallanzani y Louis Pasteur) realizaron experimentos para refutarla (falsación). Los experimentos de Pasteur demostraron de manera definitiva y brillante la falsedad de la teoría de la generación espontánea. A partir de entonces se aceptó el principio que decía que todo ser vivo procede de otro ser vivo.

   Los trabajos de Louis Pasteur tuvieron enorme importancia en diversos campos de las ciencias naturales, sobre todo en la química y microbiología. En la primera mitad del siglo XIX realizó una serie de experimentos para refutar la teoría de la generación espontánea. Sus trabajos probaron que los microbios se originaban a partir de otros microorganismos lo que dio lugar a la teoría germinal de las enfermedades infecciosas. Por sus trabajos es considerado el pionero de la microbiología moderna. Utilizó dos frascos de cuello de cisne con cuellos muy alargados y forma de "S". Los frascos se van haciendo cada vez más finos hasta terminar en una apertura pequeña. En cada uno de ellos metió cantidades iguales de caldo de carne (o caldo nutritivo) y los hizo hervir para poder eliminar los posibles microorganismos presentes en el caldo. La forma de "S" permitía entrar el aire consiguiendo que los microorganismos se quedasen en la parte más baja del tubo. Pasado un tiempo él observó que ninguno de los caldos presentaba señales de la presencia de microorganismos y cortó el tubo de uno de los matraces. El matraz abierto enseguida se descompuso, mientras que el cerrado permaneció en su estado inicial. Pasteur demostró así que los microorganismos tampoco provenían de la generación espontánea.