Tema 1

Este es el primer tema del temario de Física y Química (590-007) y, no por casualidad, uno de los más transversales: no trata de un contenido físico o químico concreto, sino de qué es la ciencia, cómo cambia, quién la hace y qué actitudes fomenta. Constituye la reflexión epistemológica de fondo que da sentido a todos los demás temas y que hoy el currículo LOMLOE recoge de forma explícita bajo el epígrafe “la naturaleza de la ciencia”.

Para un docente de secundaria este tema es especialmente relevante: enseñar ciencia no es solo transmitir un conjunto de resultados, sino mostrar la ciencia como una actividad humana, histórica y colectiva, con un método riguroso pero también con incertidumbres, controversias y condicionamientos sociales. Comprender las principales concepciones de la ciencia permite superar las visiones deformadas (dogmáticas, individualistas o “recetarias”) que el alumnado —y a veces también los libros de texto— arrastran.

1. Principales concepciones de la Ciencia

La pregunta “¿qué es la ciencia?” no tiene una respuesta única, y su análisis corresponde a la epistemología o filosofía de la ciencia. A lo largo de la historia se han sucedido distintas concepciones sobre la naturaleza del conocimiento científico y sobre el método que lo caracteriza.

La concepción empirista e inductivista

La visión más antigua y todavía más extendida entiende que la ciencia parte de la observación: el científico observa hechos sin prejuicios, acumula datos y, por inducción, generaliza en forma de leyes. Esta imagen, heredada del empirismo de Francis Bacon (siglo XVII) y desarrollada por el positivismo de Auguste Comte y, en el siglo XX, por el Círculo de Viena (positivismo lógico), presenta la ciencia como un edificio seguro construido desde abajo, desde los hechos.

Su gran debilidad es el llamado problema de la inducción, planteado por David Hume: ningún número finito de observaciones justifica lógicamente una ley universal. Que el sol haya salido cada día no demuestra que saldrá mañana. Además, no existe observación “pura”: toda observación está cargada de teoría (los mismos datos se interpretan de forma distinta según el marco conceptual).

El método hipotético-deductivo

Frente al inductivismo ingenuo, la concepción moderna reconoce el papel central de la hipótesis y la creatividad. El método hipotético-deductivo procede así: a partir de un problema se formula una hipótesis, de ella se deducen consecuencias observables (predicciones) y se contrastan con la experiencia. La observación y el experimento no originan la teoría, sino que la ponen a prueba.

El falsacionismo de Popper

Karl Popper propuso un giro decisivo: el criterio que distingue la ciencia de la no-ciencia (el criterio de demarcación) no es la verificabilidad, sino la falsabilidad. Una teoría es científica si puede ser, en principio, refutada por la experiencia; es decir, si prohíbe algo, si arriesga predicciones que podrían resultar falsas. La ciencia avanza por conjeturas y refutaciones: proponemos teorías audaces y las sometemos a intentos severos de falsación. Las que sobreviven quedan corroboradas, nunca definitivamente probadas. Las teorías que “lo explican todo” (y por tanto nada prohíben) quedan fuera del ámbito científico.

Concepciones actuales

Hoy predomina una visión más matizada y constructivista: la ciencia es una construcción humana, tentativa y revisable, un modelo de la realidad que se perfecciona pero que nunca alcanza una verdad absoluta y definitiva. Se subraya su carácter social, histórico y provisional, sin renunciar por ello a su rigor ni a su capacidad para producir conocimiento fiable y objetivo.

2. Los grandes cambios: las revoluciones científicas

¿Cómo cambia la ciencia? La concepción tradicional era acumulativa: el conocimiento crecería sumando verdades a las ya establecidas, de forma lineal y continua. Esta imagen fue cuestionada en el siglo XX por los estudios históricos.

Thomas Kuhn y la estructura de las revoluciones

En La estructura de las revoluciones científicas (1962), Thomas Kuhn propuso un modelo discontinuo basado en el concepto de paradigma: el conjunto de teorías, métodos, valores y ejemplos compartidos por una comunidad científica en una época. Kuhn describe un ciclo característico:

1. Ciencia normal: los científicos trabajan dentro del paradigma vigente, resolviendo “rompecabezas” (puzzles) sin cuestionar sus fundamentos.
2. Anomalías: aparecen hechos que el paradigma no logra explicar.
3. Crisis: cuando las anomalías se acumulan y resisten, la confianza en el paradigma se resquebraja.
4. Revolución científica: emerge un nuevo paradigma que sustituye al anterior.
5. Se inicia un nuevo periodo de ciencia normal.

Kuhn introdujo la polémica idea de inconmensurabilidad: paradigmas rivales no son plenamente comparables porque cambian el significado de los conceptos y hasta la forma de “ver” el mundo (del universo geocéntrico al heliocéntrico, del flogisto al oxígeno).

Lakatos y Feyerabend

Imre Lakatos intentó reconciliar a Popper y Kuhn con los programas de investigación científica: cada programa tiene un núcleo firme (hipótesis centrales que no se abandonan) protegido por un cinturón protector de hipótesis auxiliares, ajustables ante las anomalías. Un programa es progresivo si predice hechos nuevos y regresivo si solo se defiende ad hoc.

Paul Feyerabend, en el extremo opuesto, defendió un anarquismo epistemológico (“anything goes”, todo vale): no existiría un método único ni reglas universales, y el progreso científico habría avanzado a menudo violándolas. Aunque provocadora, su postura obliga a matizar cualquier visión rígida del método.

En conjunto, estas aportaciones muestran que los grandes cambios de la ciencia no son meras adiciones, sino reorganizaciones profundas del modo de entender la naturaleza. Ejemplos paradigmáticos: la revolución copernicana, la síntesis newtoniana, la revolución química de Lavoisier y las revoluciones relativista y cuántica del siglo XX.

3. La ciencia como un proceso en continua construcción: ejemplos en física y química

Que la ciencia sea provisional y revisable no la debilita: la fortalece. Las teorías se construyen, se corrigen y se integran en marcos más amplios. Dos ejemplos —uno de química, otro de física— lo ilustran con claridad.

Ejemplo en química: la revolución química y el modelo atómico

Durante el siglo XVIII, la combustión se explicaba mediante la teoría del flogisto: los cuerpos combustibles liberarían al arder una sustancia imponderable. Antoine Lavoisier, con una experimentación cuantitativa sistemática y el uso riguroso de la balanza, demostró que la combustión es una combinación con el oxígeno del aire y estableció la ley de conservación de la masa:

Así, al calentar mercurio en aire se forma óxido de mercurio, y la masa ganada por el metal coincide con la masa de oxígeno consumida:

Poco después, John Dalton (1808) propuso la teoría atómica, que explicaba las leyes ponderales (conservación de Lavoisier, proporciones definidas de Proust, proporciones múltiples). El modelo de átomo siguió construyéndose durante más de un siglo: la “esfera maciza” de Dalton dio paso al modelo de Thomson (con electrones), al núcleo de Rutherford, al modelo de Bohr con niveles cuantizados de energía,

y finalmente al modelo cuántico de orbitales. Cada modelo no “borró” al anterior sin más: incorporó lo que aquel explicaba bien y superó sus límites. Es la imagen misma de una ciencia en continua construcción.

Ejemplo en física: de la mecánica clásica a la relatividad

La mecánica de Newton describió durante más de dos siglos el movimiento con un éxito extraordinario. A comienzos del siglo XX, sin embargo, aparecieron anomalías (el resultado nulo del experimento de Michelson-Morley, entre otras). En 1905 Albert Einstein formuló la relatividad especial, en la que magnitudes como el momento lineal o la energía dependen del factor de Lorentz:

Lo esencial, desde el punto de vista epistemológico, es que la mecánica newtoniana no fue simplemente descartada: reaparece como el caso límite de la relatividad cuando la velocidad es mucho menor que la de la luz. En efecto, si $v \ll c$, entonces $\gamma \to 1$ y se recuperan $p \approx m\,v$ y la energía en reposo $E_0 = m\,c^2$. La teoría antigua queda contenida en la nueva como aproximación válida en su dominio. Este principio de correspondencia muestra cómo el conocimiento científico progresa integrando y ampliando, no solo negando.

4. Los científicos y sus condicionamientos sociales

La imagen del científico como genio solitario que descubre verdades en su laboratorio aislado del mundo es una caricatura. La ciencia es una actividad social e institucional: se hace en comunidad, se comunica, se discute y se valida colectivamente mediante la revisión por pares y la reproducibilidad.

Las normas de la comunidad científica

El sociólogo Robert Merton describió el ethos de la ciencia mediante cuatro normas (a veces resumidas como CUDOS): comunalismo (los resultados son patrimonio común), universalismo (se juzgan por criterios impersonales, no por la persona que los propone), desinterés y escepticismo organizado. Desde la sociología del conocimiento, el llamado programa fuerte (Bloor y la escuela de Edimburgo) fue más allá al analizar cómo también los factores sociales influyen en el contenido mismo de las teorías.

Condicionamientos históricos, políticos y económicos

La ciencia no se desarrolla en el vacío. Está condicionada por:

• La financiación y las prioridades económicas (quién paga, investiga qué).
• El poder político y la ideología: el caso Lysenko en la URSS, donde motivos ideológicos impusieron una biología errónea, es un ejemplo trágico de interferencia; también la ciencia al servicio de la guerra (el Proyecto Manhattan).
• Los prejuicios sociales, incluidos los de género: figuras como Marie Curie, Lise Meitner o Rosalind Franklin ilustran tanto la excelencia científica como las barreras y el reconocimiento desigual que muchas mujeres encontraron.

Responsabilidad ética

De estos condicionamientos se deriva una dimensión ética ineludible: los científicos y las científicas son responsables del uso de su conocimiento (energía nuclear, ingeniería genética, inteligencia artificial, crisis climática). La ciencia no es neutral en sus aplicaciones, y su enseñanza debe incluir la reflexión sobre las relaciones ciencia-tecnología-sociedad-ambiente (CTSA).

5. Las actitudes científicas en la vida cotidiana

Más allá de sus contenidos, la ciencia promueve una serie de actitudes y hábitos mentales que tienen valor mucho más allá del laboratorio:

• Curiosidad y disposición a preguntarse el porqué de las cosas.
• Rigor y honestidad en el manejo de datos y pruebas.
• Escepticismo razonable: no aceptar afirmaciones sin evidencia.
• Apertura mental y disposición a revisar las propias ideas ante nuevas pruebas.
• Objetividad y respeto por los hechos frente a los prejuicios.

Estas actitudes conforman el pensamiento crítico y la alfabetización científica que toda la ciudadanía necesita. En la vida cotidiana permiten distinguir la ciencia de la pseudociencia (aplicando, por ejemplo, el criterio de falsabilidad a la astrología, la homeopatía o las teorías conspirativas), evaluar la fiabilidad de una noticia o una fuente, tomar decisiones informadas sobre la salud (vacunas, alimentación) o el medio ambiente, y no dejarse llevar por bulos ni por argumentos de autoridad. En una sociedad saturada de información, formar personas con actitud científica es formar ciudadanía crítica y autónoma.

Aplicación didáctica

En el currículo LOMLOE (Real Decreto 217/2022 para la ESO y su equivalente para Bachillerato), los contenidos de este tema no forman una unidad aislada, sino que recorren transversalmente toda la materia de Física y Química a través del saber básico “la naturaleza de la ciencia” (o “destrezas científicas”). Se busca que el alumnado comprenda que la ciencia es un cuerpo de conocimiento en construcción, provisional y humano.

Este tema es idóneo para desarrollar la competencia STEM —en particular sus descriptores sobre el uso del pensamiento científico y la valoración crítica de la ciencia— junto con la competencia ciudadana (dimensión ética y CTSA), la competencia en comunicación lingüística (argumentación) y la competencia digital (evaluación de fuentes). El uso de la historia de la ciencia como recurso didáctico —analizar cómo se llegó a la teoría atómica o a la conservación de la masa— es una estrategia muy eficaz para mostrar la ciencia como proceso.

Conviene anticipar las concepciones alternativas frecuentes sobre la propia naturaleza de la ciencia: creer que la ciencia demuestra verdades absolutas e inmutables; identificar el método científico con una receta única y rígida de pasos fijos; imaginar al científico como un genio solitario y neutral; o confundir hipótesis, ley y teoría (una teoría no es “una idea sin probar”, sino un marco explicativo bien fundamentado). Plantear situaciones de aprendizaje en torno a controversias (vacunas, cambio climático, pseudociencias) y actividades de debate favorece tanto la comprensión epistemológica como las actitudes científicas que se persiguen.

Conclusión

Este tema fija los cimientos epistemológicos de toda la especialidad. Frente a la visión ingenua de una ciencia puramente inductiva y acumulativa, las aportaciones de Popper, Kuhn, Lakatos o Feyerabend han mostrado una imagen más rica: la ciencia avanza por conjeturas y refutaciones y, a veces, mediante revoluciones que reorganizan el modo de entender la naturaleza. Los ejemplos de la revolución química de Lavoisier, la evolución del modelo atómico y el paso de la mecánica clásica a la relativista evidencian una ciencia en continua construcción, que integra y supera el conocimiento previo. Reconocer, además, sus condicionamientos sociales y cultivar las actitudes científicas en la vida cotidiana no es un añadido accesorio, sino parte esencial de una educación científica que aspira a formar ciudadanía crítica. Comprender qué es la ciencia es la mejor preparación para enseñarla.