Formular hipótesis

Procesos científicos: formular hipótesis y experimentar (Cómo trabajar en la sala de
clases) Parte I
Por Prof. B. Yankovic, Setiembre, 2011
Formular hipótesis
Las hipótesis son explicaciones tentativas, provisorias; son aproximaciones a la
verdad que se formulan para explicar determinado hecho o fenómeno.
Las hipótesis siempre son suposiciones inteligentes, sean o no susceptibles de
verificación experimental. Un aspecto importante de las hipótesis es que permiten
predecir, es decir, anticipar que se producirán hechos o situaciones determinadas. Si las
predicciones se cumplen, la hipótesis puede considerarse una suposición razonable que
debe ser sometida a nuevas pruebas.
Si por ejemplo, decimos que en la velocidad de una reacción influye el tamaño de
las partículas, podríamos diseñar un experimento, usando tabletas efervescentes en
distintas condiciones: entera, partida en dos trozos, en cuatro, y en polvo. En cada caso
mantendríamos controladas la temperatura y la cantidad de agua. La variable
experimental es el tamaño (estado de agregación); la variable respuesta será el tiempo de
reacción, medido en segundos.
El control de variables implica mantener constantes factores como: volumen de
agua, temperatura del líquido, etc. La variable respuesta -tiempo de reacción- se mide
usando un reloj con segundero.
Las hipótesis no pueden considerarse como verdades inamovibles; en el mejor de
los casos deben aceptarse como parcialmente verdaderas. Esto supone una actitud no
dogmática, y la apreciación de la ciencia como un proceso evolutivo, cambiante: una
afirmación puede ser corregida por una investigación posterior que plantee nuevas
observaciones y nuevos hechos. Esta es la base del progreso de la ciencia.
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Experimentar
Este proceso representa el arte verdadero de los hombres de ciencia. La ciencia
sólo inició su etapa de avance cuando Galileo, en el siglo XVII inventa el método científico
experimental.
El experimento se define como la respuesta a una hipótesis y una forma de probar
su validez; el experimento siempre se plantea con un propósito definido, y su diseño debe
considerar las hipótesis y las predicciones que se han formulado. A través del experimento
se obtienen datos que es necesario interpretar para llegar a determinadas conclusiones.
Supongamos la siguiente hipótesis:
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Cuando una tableta efervescente reacciona con agua, no hay pérdida de masa.
Dicho en términos cuantitativos:
Vaso + tableta + agua = masa del vaso + agua + tableta disuelta
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Basándonos en esta hipótesis, podríamos predecir que:
Si se pesa el sistema vaso-agua-tableta antes y después de la reacción, la masa será
la misma. Ahora bien, al hacer las pesadas correspondientes, comprobamos que la masa
ha disminuido después de la reacción.
Sobre lo que ha ocurrido podríamos formular otras hipótesis:
1. Efectivamente, en la reacción hay pérdida de masa.
2. En la reacción descrita, algún producto de la reacción se escapa.
Observemos que la hipótesis 2 es contraria a la hipótesis 1, ya que se contradice
con ella. Sin embargo, la hipótesis 3 es concordante con la 1. Una predicción válida para
ambas sería la siguiente:
Si se trabaja en un sistema cerrado, no habrá pérdida de masa. El experimento es
precisamente lo que nos permitirá probar la predicción y, consecuentemente, la validez
de nuestras hipótesis.
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El experimento requiere de un plan o diseño: debemos disponer de un sistema
cerrado de tal forma que estemos seguros de que no hay escapes. Un diseño apropiado
sería el siguiente: disponer de un matraz con tapón de cierre hermético, con un volumen
de agua. En el interior de una bolsita de gasa colocaríamos la tableta, suspendiéndola del
tapón con una cuerda.
Pesaríamos este sistema, anotando el valor obtenido. Luego volcaríamos el matraz
para provocar la reacción en su interior. Una vez que ésta haya cesado, pesamos
nuevamente el sistema. Si el valor ahora obtenido es igual al anterior, tendríamos
antecedentes como para afirmar que la predicción es válida y que, por consiguiente, las
hipótesis 1 y 3 las podemos seguir considerando aceptables. En cambio, rechazaríamos la
hipótesis 2.
Galileo Galilei (1564 – 1642), es considerado el inventor del método científico
experimental que se basa en la observación, la formulación de hipótesis y la
experimentación, sentando de esta forma las bases de la ciencia moderna. Este proceso
representa el arte verdadero de los hombres de ciencia. La ciencia sólo inició su etapa
de avance cuando Galileo, en el siglo XVII inventa el método científico experimental.
El trabajo en la sala de clases, ¿de dónde proviene la vida? (5º año básico)
Por encima de las definiciones, se suele afirmar que la mejor forma de saber qué es
la ciencia es involucrarse en un proyecto científico. Para los niños puede ser interesante
conocer cómo ha evolucionado el pensamiento a propósito de las teorías sobre el origen
de la vida.
Antiguamente se creía que los seres vivos se formaban de dos maneras: por unión
sexual de un macho y una hembra – lo que se llama reproducción sexual – y por
generación espontánea. La forma espontánea, súbita, es la aparición de la vida de la
nada... a partir de la materia inerte, que debiera ser “la fuerza vital” que tendrían algunas
cosas. Por ejemplo, los chinos creían que de los tallos de bambú se formaban insectos; los
egipcios decían que del barro del río Nilo se formaba gran cantidad de seres vivos, cuando
el barro recibía el calor del Sol. Entonces, ¡aparecían ranas, sapos, culebras, ratones... y
hasta cocodrilos!
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Una receta para fabricar vida
Jean van Helmont (1577 – 1635), un científico belga de finales del siglo XVI daba
recetas para fabricar vida. Curiosamente, van Helmont destacó claramente por sus
trabajos experimentales sobre la alimentación vegetal, al dudar de la afirmación de
Aristóteles que sostenía que “las plantas se alimentan tragando tierra”.
Esta es la receta de van Helmont para fabricar vida:
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“Llene un frasco grande con granos de trigo. Después, tape el frasco con
una camisa sucia y espere unos 20 ó 30 días. Verá que aparecen ratones.
Esto se explica porque una sustancia que contiene la camisa sucia se
transforma por el olor de los granos de trigo y es capaz de convertir en
ratones al propio trigo”.
Es evidente que esta receta hoy no es aceptada por nadie. El autor señala,
además, que “los ratones que se forman así (por generación espontánea) son iguales o los
que nacen del vientre de la madre y corren igual que aquellos. Es decir, no hay diferencia
entre los ratones que se forman espontáneamente y los que se desarrollan en el cuerpo
materno”.
Francesco Redi (1616 – 1697), científico italiano, no creía en la generación
espontánea. Sostenía que “todo ser vivo proviene de otro ser vivo”. La tierra nunca ha
producido seres vivos, afirmaba, ya sean seres perfectos o imperfectos.
La idea de Redi, todo ser vivo proviene de otro ser vivo, es de carácter
general, aplicable a todos los seres vivos – explica un hecho de carácter general - se llama
hipótesis. Es una suposición inteligente, razonable, que se basa en hechos observables, y
que debe ser demostrada. Entonces, hay que hacer un experimento.
Para un problema científico, como la continuidad de los seres vivos, que
podemos formular a través de una pregunta, nos encontramos con dos hipótesis.
¿Cómo se asegura la continuidad de la vida?
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Hipótesis 1. La vida se origina por reproducción sexual de los padres, y,
también, espontáneamente, a partir de la materia que no tiene vida o
de partes de materia viva que no tienen relación directa con los seres
vivos surgidos espontáneamente.
Hipótesis 2. La vida se genera en la vida misma: todo ser vivo proviene
de otro ser vivo.
Redi no se quedó sólo con las hipótesis. Con todos los datos a la mano realizó un
experimento considerado clásico en la historia de la biología. Había observado que en la
carne descompuesta abundaban los gusanos blancos; para quienes defendían la
generación espontánea, los gusanos se formaban de repente, a partir del aire que rodeaba
a la carne descompuesta y también a la carne recién faenada.
Redi trabajó con tres frascos iguales, de vidrio. En cada uno colocó un trozo de
carne del mismo tipo, y del mismo tamaño. Dejó un frasco destapado; otro lo tapó con un
trozo de gasa delgada, porosa, que permitía el paso del aire, y un tercer frasco lo cerró
herméticamente con un tapón de goma.
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Esta actividad se puede realizar en la escuela: se trata de un trabajo
experimental que implica controlar variables: los tres frascos son iguales; la
carne es del mismo tipo y aproximadamente del mismo peso; los frascos se
dejan en el mismo lugar.
Materiales
- Un trozo de carne cortado en tres partes iguales.
- Tres frascos conserveros de vidrio, de boca ancha de 350 ó 500
ml con tapa de rosca.
- Un trozo de gasa o tela delgada de 15 x 15 cm
aproximadamente; elástico o cinta adhesiva para sujetar la gasa
en la boca de uno de los frascos
- Tapa de rosca para uno de los frascos.
- Lápiz cera para marcar o etiquetas adhesivas.
Planteamiento del problema: ¿Cómo se forma u origina la vida?
Hipótesis. Podría ocurrir que los niños no planteen hipótesis o que digan,
simplemente, que la carne se va a descomponer, etc. Es decir, no
necesariamente se trabajará con las hipótesis tradicionales…
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Todo ser vivo viene de otro ser vivo
La vida aparece de improviso, espontáneamente
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Diseño experimental
Se distribuyen los tres trozos de carne en cada uno de los frascos
de vidrio.
o Rotular cada frasco, 1 – 2 – 3 ó ponerles etiquetas
adhesivas.
o El frasco 1 quedará descubierto; el 2 se mantendrá
cubierto con una gasa o tela.
o El frasco 3 quedará cerrado con la tapa de rosca. Se
podría sellar con esperma para que el cierre sea más
hermético.
o Describir qué variable se está manipulando y cuáles son
variables controladas.
o ¿Por qué es importante el control de variables?
o Pauta de trabajo: ¿Qué sucederá con los frascos al cabo
de unos días? (Respuestas tentativas).
o Pauta de observación y registro:
Días
Día 1
Frasco 1
Frasco 2
Frasco 3
Día 2
Día 3
Interpretación de datos y comunicación
o ¿Cuáles fueron los resultados del trabajo experimental?
o ¿Qué sucedió con las hipótesis? (si las hubo).
o ¿Alguna fue descartada? ¿Por qué?
o Completar la tabla con los datos finales.
- ¿Cuáles son las conclusiones?
- Establecer cómo se relacionan los datos con la teoría de la
generación espontánea.
Datos finales
Frasco 1
Frasco 2
Frasco 3
Después se puede comentar lo que escribió Redi: “no pasó mucho tiempo antes
que la carne que estaba en el frasco abierto se llenara de gusanos y moscas. Las moscas
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entraban y salían constantemente de este frasco. En el frasco cerrado, en cambio, no se
observaba ningún gusano, pese a que había transcurrido mucho tiempo. En el frasco que
estaba cubierto con una gasa porosa, también revoloteaban moscas y aparecían gusanos
en la carne”.
Redi, amplió sus experimentos usando una serpiente y algunos peces. A partir de
sus resultados concluyó que no había generación espontánea y que los gusanos eran
larvas de las moscas que se originaban a partir de los huevos que ellas mismas habían
colocado sobre los trozos de carne y los peces muertos de los frascos destapados.
Entonces, según Redi, la vida sólo se podía originar a partir de la vida preexistente, idea
que se conoce como biogénesis. La teoría opuesta, generación espontánea, se conoce
como abiogénesis.
o ¿Por qué Redi se preocupó de ampliar el campo de sus investigaciones?
o ¿Qué importancia tiene este hecho en la ciencia?
o ¿Se puede, en ciencias, establecer conclusiones definitivas basándose en un
número reducido de casos?
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