LA CIENCIA, EL MÉTODO CIENTÍFICO Y LA ESTADÍSTICA

Estadística – Mat 031
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LA CIENCIA, EL MÉTODO CIENTÍFICO Y LA ESTADÍSTICA
En el texto de Johnson1 se dice que la Estadística es el lenguaje universal
de las ciencias, no obstante no define la palabra ciencia. Según el diccionario2, la
ciencia es el conocimiento cierto de las cosas por sus principios y causas, lo cual
implica la existencia de una verdad absoluta mientras el relativismo de Einstein
proclama que sólo existen verdades relativas. Aclaramos entonces que
normalmente se habla de “ciencia” en el contexto de la ciencia clásica empíricoanalítica, originada en Kepler, Galileo y Newton.
Antes del año 1600 el conocimiento humano estaba dominado por la
Iglesia y por el dogma. ¿Era cierto que un objeto más pesado cae más rápido que
uno más liviano? ¿Por qué no comprobarlo? Así, alrededor del año 1600, un tal
Galileo Galilei subió a la torre de Pisa y arrojó dos objetos – uno más pesado que
otro – y comprobó que ambos llegaban al suelo al mismo tiempo; a partir de ese
momento el mundo ya nunca volvería a ser el mismo. Lo importante no fue solo
observar la naturaleza mediante el uso de la comprobación en la práctica de un
hecho sino el modo como lo hicieron y esa especial forma de mirar constituyó el
“método científico”, descubierto y practicado por Kepler y Galileo
simultáneamente.
Usualmente escuchamos que ciencia es sinónimo de
conocimiento, pero eso no es cierto; ya antes de este descubrimiento, el ser
humano había estado observando, comparando e intentando clasificar sus
observaciones sin encontrar un método sistemático para facilitar el proceso.
En primer lugar este método científico era empírico-experimental. La lógica
utilizada con antelación, no comprobaba si la premisa de la cual se hacían
deducciones era correcta o no, he allí su error. La deducción es un método válido
solo en el caso que se pueda garantizar la corrección de las premisas originales.
Así los nuevos científicos encontraron un artificio que permite controlar todas las
variables excepto una, de modo que la repetición del experimento modificando
tan solo esa variable permite llegar a resultados realmente concluyentes. Galileo
tomó varios objetos, de distinto peso pero todos del mismo tamaño y los lanzó al
mismo tiempo y de la misma altura y concluyó que en el vacío todos los objetos
caen con la misma aceleración. Y ya tenemos una premisa inicial correcta de la
cual puede partirse para utilizar la lógica deductiva.
La verificación científica no es racional ni deductiva sino empírica e
inductiva. La inducción consiste en la verificación de una determinada propuesta
(hipótesis) en gran diversidad de circunstancias y, caso de no ser refutada,
quedaría confirmada. Una hipótesis que todavía no ha sido refutada (sin
circunstancias atenuantes) suele llamarse teoría. Y una teoría que nunca ha sido
refutada (complementada quizás) suele llamarse ley. Galileo descubrió dos leyes
del movimiento terrestre, Kepler, tres leyes del movimiento planetario y el genial
Newton reunió esas leyes y coordinó las fuerzas de la tierra con las del cielo,
demostrando que una manzana cae a tierra (Galileo) por la misma causa que un
planeta gira alrededor del Sol (Kepler), por la fuerza de gravedad.
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“Estadística Elemental” de Robert Johnson, grupo Editorial Iberoamérica. México.
“Aristos” Diccionario Ilustrado de la lengua española. Editorial Ramón Sopena, Barcelona.
Profesor: Patricio Videla Jiménez.
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Sin embargo, todavía hay un punto muy importante que no debemos
olvidar. Kepler y Galileo, descubrieron el secreto esencial del experimento
empírico – inductivo: todo experimento científico pretende descubrir si un
determinado suceso tiene lugar, en cuyo caso origina un cambio. En el mundo
físico, el cambio consiste esencialmente en un desplazamiento que pueda
medirse. Si un determinado suceso no puede medirse, en lo que respecta a la
ciencia es como si no existiera. Así el proceso de la medición era el único enfoque
objetivamente fiable de la estructura de la naturaleza y los números obtenidos
mediante ese proceso constituían la clave del orden de la naturaleza.
Después del año 1600, la humanidad dispuso de un método sistemático
para investigar aquellos aspectos de la naturaleza susceptibles de ser
cuantificados. Por ello, la psicología, la sociología y otras “ciencias” del
comportamiento son consideradas ciencias empíricas únicamente cuando
proporcionan pautas mensurables. La obra de Galileo y de Kepler culminó en los
“Principia” de Newton, que en muchos sentidos representan el summum del
método empírico-científico. El impacto de Newton sobre la filosofía fue inmenso y
todo el conocimiento hasta ese momento fue cuestionado y reducido, y los
científicos comenzaron a decir que lo que no se ve no existe, solo son ciertas
aquellas proposiciones verificables, de alguna manera una camisa de fuerza que
limitó la evolución del saber humano. Todo cuanto pensábamos y sentíamos y
sabíamos se basaba en la información que recogíamos con la ayuda de nuestros
órganos sensoriales.
Durante más de 200 años, la ciencia occidental ha estado dominada por el
paradigma (modelo teórico para la ciencia) newtoniano, ese universo mecanicista
está hecho de materia sólida y el tiempo es unidimensional. Sin embargo el
desarrollo de la física del siglo XX ha puesto en tela de juicio el modelo
newtoniano. Se comprobó que los ladrillos fundamentales del universo – los
átomos – son en esencia, vacíos. El mundo de las “cosas” ha sido reemplazado
por el de los procesos, los sucesos y las relaciones. Einstein descubrió que dos
observadores ordenarán los acontecimientos en el tiempo de forma distinta si se
mueven con velocidades diferentes en relación con los acontecimientos
observados. Tiempo y espacio se convierten simplemente en elementos para
describir los fenómenos ya que en la nueva física, el mundo objetivo no puede ser
escindido del observador. El mundo aparece como un complejo tejido de sucesos
donde se alternan, sobreponen o combinan conexiones de diversos tipos,
determinando así la textura del todo, según palabras de Werner Heisenberg, uno
de los fundadores de la física cuántica.
El universo de Newton, con su punto de vista determinista y seguro,
concebía al mundo como una máquina gigantesca y confiaba en que llegaría el
día en que todas las leyes que rigen esa máquina serían descubiertas y una vez
descubiertas, todo cuanto alcanzamos a ver, sería de nuestro dominio. Por medio
de los experimentos realizados durante las últimas décadas, los físicos han
descubierto que la materia es totalmente mutable y que, a nivel sub-atómico, no
hay certidumbre de que la materia exista en lugares definidos sino que, muestra
cierta tendencia a existir. Todas las partículas se pueden transmutar en otras; se
pueden crear a partir de la energía y convertirse en otras partículas; o se pueden
crear a partir de la energía y desvanecerse en energía. Cuándo y cómo sucede
esto, no lo podemos determinar con exactitud, pero sabemos que ocurre
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continuamente. Lo que solíamos llamar “cosas” son en realidad “sucesos” o
procesos probabilísticos que podrían convertirse en sucesos.
La estadística es en parte la descripción de datos mediante tablas y
gráficos; pero su aspecto más importante es la obtención de conclusiones
basadas en los datos experimentales; a esto le llamamos inferencia, la cual es
inductiva porque se proyecta de lo específico hacia lo general. Según Canavos3, lo
que hace que la estadística sea una ciencia es que, unida a cualquier proposición,
existe una medida de la confiabilidad de ésta. En estadística la confiabilidad se
mide en términos de probabilidad.
En otras palabras, la noción absoluta de “la ley de un fenómeno” no
resulta hoy defendible; la historia de la ciencia nos muestra con reiteración que
tales “leyes” fueron modelos condicionados por el grado de desarrollo existente en
un momento dado. Todas las decisiones que se tomen a partir de estos modelos –
comenzando con su propia aceptación o rechazo – son decisiones tomadas en
condiciones de incertidumbre. La ciencia de la toma de decisiones en tales
condiciones de incertidumbre, es la Estadística y por eso ella interactúa tan
intensamente con todas las otras ciencias e influye en las relaciones de ellas con
la tecnología, la producción y la educación. Así decimos, como Johnson, que la
Estadística es el lenguaje universal de las ciencias. Y para que la ciencia siga
siendo ciencia, la medición sigue siendo la clave del orden de la naturaleza, pero
ya no en el concepto de Kepler y Galileo, sino en el concepto de la probabilidad,
definiendo con claridad cuál es el espacio y el tiempo al cual hacemos referencia.
Para terminar con esta exposición, a continuación adjunto un extracto de
"Análisis Estadístico y aplicaciones del S.A.S.", de Silva, Jadue, Crivelli y Buccioni, 1985,
USACH
ROL DE LA ESTADISTICA Y DE LA COMPUTACION EN LA
INVESTIGACION CIENTIFICA
PLANTEAMIENTO GENERAL
El hombre busca constantemente una explicación racional para los
fenómenos que lo rodean. El método científico le ayuda a organizar
adecuadamente la observación de los fenómenos y a determinar las leyes que lo
rigen. En la gran mayoría de las situaciones reales la determinación de tales leyes
se complica por la multicausalidad del fenómeno estudiado.
METODO CIENTIFICO
Podemos distinguir las siguientes etapas:
1. Detección y enunciado del problema
2. Formulación de una hipótesis
3. Deducción de una consecuencia verificable
4. Verificación de la consecuencia
5. Conclusión
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“Probabilidad y Estadística” Aplicaciones y Métodos; George Canavos, McGraw-Hill/Interamericana de
México.
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METODO ESTADISTICO
Nos proporciona las técnicas necesarias para recolectar y analizar la
información requerida. Podríamos distinguir una fase de planificación y otra de
ejecución.
Planificación
1.
2.
3.
4.
Definición de objetivos
Definición del universo
Diseño de la muestra
Definición de las unidades de observación, escalas de clasificación y unidades
de medida
5. Preparación del plan de tabulación y análisis
Ejecución
1. Recolección de la información
2. Elaboración de la información
3. Análisis de los resultados
Tanto en la etapa de planificación como en la de ejecución es esencial tener
un claro conocimiento de las posibilidades y limitaciones del hardware y software
computacional disponibles ya que cualquier incomunicación entre el investigador,
el estadístico y el experto en computación puede extremar las dificultades para
obtener conclusiones valederas en base a la información recolectada.
BREVE RESUMEN HISTÓRICO DE LA ESTADÍSTICA
Históricamente, la palabra estadística quiere decir: "conocimiento
numérico sobre el estado". Su origen es Italia de los años 1500, pero sin embargo
es en Alemania donde se enseña por primera vez en la universidad (1660,
Herman Conrig). La estadística puede entenderse, entonces, como Estadística
Descriptiva, que tiene su origen en la recolección y clasificación de datos para
describir numéricamente una sociedad y su población.
Sin embargo desde el punto de vista científico, puede decirse que la
estadística es el estudio de los fenómenos aleatorios (productos del azar o
inciertos). Aquí se han desarrollado métodos para resolver problemas prácticos y
teóricos dentro de la política, la economía, las ciencias sociales y de
comportamiento, las ciencias naturales, etc. En este sentido la estadística tiene
su origen en la teoría de probabilidades.
La teoría de probabilidades nace en Italia del 1500 y Francia del 1600,
donde en un principio fue una teoría de juegos de azar: Pascal, Fermat, Bernoulli
(1713, "El arte de adivinar"), de Moivre, Laplace (1812, "Teoría analítica de
probabilidades"). En la actualidad: Tjebychef, Markov, Liapunov, Kolmogorov,
Lévy, von Mises, Cramér.
La historia de la teoría estadística es más nueva:
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•
Física y Ciencias vecinas: Gauss (1777-1855), alemán, desarrolló una teoría
sobre errores en las observaciones, basada en parte en la distribución normal
(campana de Gauss), y determinó el método de los mínimos cuadrados para la
estimación de parámetros desconocidos.
•
Ciencias biológicas: Galton (1822-1911), inglés, primo de Darwin, estudió
variaciones en las personas tanto en el sentido físico como psíquico.
Pearson (1857-1936), inglés también y alumno de Galton: teoría de
aproximaciones para muestras grandes, dócima del
ji-cuadrado,
correlación, etc.
•
La teoría estadística, como la entendemos hoy, tiene mucho que agradecerle al
inglés Fisher (1890-1962), un estudioso de la genética. Desarrolló la
inferencia, el análisis de varianza y de regresión, diseño de experimentos, etc.
las
K.
las
la
Con el aporte de estos investigadores y otros, la teoría estadística se ha
desarrollado hacia una disciplina independiente basada sobre la teoría de
probabilidades y con posibilidades amplias de aplicación dentro de la vida en
sociedad.
Profesor: Patricio Videla Jiménez.