Evolución del conocimiento científico

El estudio del movimientoProfesora Graciela Lobos

Desde Aristóteles hasta Einstein

¿Es este mismo el sol de ayer o es otro el fuego de su fuego?

El libro de las preguntasPablo Neruda

La ciencia. Una mirada desde la filosofía

• Según Thomas Kunh, la ciencia es un producto histórico y social

• “Hay que replantearse una visión idílica de la ciencia que la identifica con un saber eterno y atemporal, con esa imagen clásica de la ciencia que la concibe como la disciplina que atesora la verdad”.

¿Qué es un paradigma?

• Podemos definir un paradigma de este modo: “Un paradigma está constituido por los supuestos teóricos generales, las leyes y las técnicas para su aplicación que adoptan los miembros de una comunidad científica”.

Ciencia normal y crisis

• La “ciencia normal” es aquella que se desarrolla dentro de un paradigma determinado.

• En este desarrollo, surgirán problemas, fenómenos que no quedan explicados por el paradigma.

Cambios de Paradigmas

LA PRIMERA GRAN REVOLUCIÓN CIENTÍFICA

Hasta el siglo XVII, el paradigma o marco científico era el de Aristóteles.

• Aristóteles (384-322 ac.) Dividió el movimiento en dos clases principales: el movimiento natural y el movimiento violento.

• Todo objeto del Universo tiene su lugar propio determinado por su naturaleza y cualquier objeto que no esté en su lugar propio tratará de ir a su sitio.

Agua

Aire

Tierra

Fuego

El quinto elemento

Para Aristóteles en el cielo regían reglas distintas y aseguró que los cuerpos celestes son esferas perfectas hechas de una sustancia perfecta e inmutable llamada quinta esencia.

• A excepción del movimiento celeste, el estado normal es el de reposo.

• El movimiento natural podía ser hacia arriba (Fuego y aire) o hacia abajo (Tierra y agua)

• El movimiento natural de los objetos celestes es circular

Física Aristotélica

• No pretendía dar una explicación detallada de los mecanismos que rigen el comportamiento de la Naturaleza.

• Ni lograr predicciones cuantitativas de resultados experimentales.

La Física Aristotélica• La "Física" de Aristóteles está dedicada

fundamentalmente al estudio de las causas eficientes y su relación con el movimiento.

• La causa eficiente se localizaba en la tendencia generalizada al "propio lugar", que no es sino la inclinación que todo cuerpo posee a ocupar el lugar que le corresponde por su propia naturaleza.

• Negación del vacío.• En el siglo XVII comienzan a visualizarse los

problemas de esta física.

REVOLUCIÓN CIENTÍFICA• Si estas dificultades se consolidan,

puede llegarse a la crisis que se puede resolver sólo desde un nuevo paradigma.

• Cuando este nuevo paradigma rompe radicalmente con el anterior, se produce una revolución científica.

Galileo Galilei

Experimentación

• Me parece que aquellos que sólo se basan en argumentos de autoridad para mantener sus afirmaciones, sin buscar razones que las apoyen, actúan en forma absurda. Desearía poder cuestionar libremente y responder libremente sin adulaciones. Así se comporta aquel que persigue la verdad.

La Ciencia Moderna

• Para muchos autores, la ciencia moderna realmente comienza con Galileo Galilei (1564-1642). Esta opinión se basa en los dos avances en metodología científica generalmente acreditados a Galileo

Metodología Científica

• Uso de la experimentación para explorar ideas específicas.

• Utilización de la matemática como lenguaje científico.

• “El libro del Universo está escrito en lenguaje matemático”

Características revolucionarias de su filosofía científica

Con Galileo se consuma un giro definitivo con respecto al carácter del quehacer científico.Los elementos más místicos y religiosos pasan a un segundo plano.Ya no interesa el porqué, el origen destino y finalidad última de las cosas, lo que preocupa al científico es el cómo.

• Se inaugura una concepción mecánica del universo que alcanzará con Newton su mayor expresión

Relatividad de Galileo

• Todo movimiento es relativo al sistema de referencia en el cual se observa y las leyes de la física no cambian de un sistema a otro. Este hecho fundamental se conoce como «principio de relatividad de Galileo».

El movimiento según Galileo• En la época de Galileo,

los filósofos discutían si una piedra, lanzada desde lo alto del mástil de un barco en movimiento, cae verticalmente con respecto al barco o con respecto a la Tierra.

• Galileo argumentó que en el sistema de referencia del barco, las leyes de la física tienen la misma forma que en tierra firme y por lo tanto, la piedra cae verticalmente con respecto al barco, aunque éste se mueva.

Movimiento relativo • Si el tren se mueve a 30 m/s y dentro de él un

objeto se mueve, en la misma dirección que el tren, a 4 m/s, un observador en reposo, que observa desde afuera, lo verá moverse a 34 m/s.

¿Qué sucede con la luz?

Según Karl Popper

• Cualquier teoría física es siempre provisional. A pesar de que los resultados de los experimentos concuerden muchas veces con la teoría, nunca podremos estar seguros de que la próxima vez el resultado no vaya a contradecirla.

• Una buena teoría está caracterizada por el hecho de predecir un gran número de resultados que en principio pueden ser refutados o invalidados por la observación

• Si se realiza una observación que contradiga la teoría, tendremos que abandonarla o modificarla.

La naturaleza de la Luz

• Una teoría consistente sobre la naturaleza de la luz surgió en 1865, cuando James C. Maxwell unificó las teorías que hasta entonces se habían utilizado para explicar la electricidad y el magnetismo.

• La teoría predecía que las ondas electro -magnéticas debían viajar a una velocidad fija determinada y había que especificar con respecto a qué sistema de referencia se medía dicha velocidad.

• En particular, dado que la Tierra se movía a través del éter en su órbita a través del Sol, la velocidad de la luz medida en dirección del movimiento de la Tierra a través del éter (la quinta esencia) debería ser mayor que la velocidad en dirección perpendicular a dicho movimiento.

El experimento de Michelson - Morley

• En 1887, Albert Michelson y Edwar Morley llevaron a cabo un experimento para comparar la velocidad de la luz en dirección del movimiento de la Tierra y en dirección perpendicular a dicho movimiento.

Resultado del experimento

• ¡No se halló ninguna diferencia entre la velocidad de la luz en la dirección de la órbita de la Tierra y en dirección perpendicular a la misma!

Imre Lakatos

• “Los científicos no abandonan una teoría simplemente porque los hechos la contradigan. Normalmente, o bien inventan alguna hipótesis de rescate para explicar lo que llaman anomalía o, si no la pueden explicar, la ignoran y centran su atención en otros problemas”.

• Basándose en los resultados del experimento de Michelson Morley, los físicos FitzGerald y Lorenz trataron de explicar el resultado sin abandonar el paradigma galileano, pues consideraban el éter como una sustancia real.

• Hacia finales del siglo XIX, los físicos creían hallarse próximos a una descripción completa de la naturaleza. Sin embargo:

• Las leyes de la mecánica eran independientes del estado de movimiento del observador. El movimiento es relativo.

• Las leyes del electromagnetismo dependían del estado de movimiento del observador. El movimiento es absoluto.

Albert Einstein

• Nació en Ulm, Alemania, en 1879.

• A los 19 años, siendo estudiante de física, en la Escuela Politécnica Federal de Zúric, comienza a preocuparse por las diferencias entre las leyes de Newton de la mecánica y las leyes de Maxwell del electro -magnetismo.

La segunda Gran Revolución Científica

• En 1905, cuando Einstein tenía 26 años propuso que las leyes de Maxwell y que las leyes de Newton son independientes del estado de movimiento del observador.

• La idea de éter es innecesaria

El costo de lograr esta perspectiva unificada de las leyes de la

naturaleza es una revolución total de la forma en que

captamos el espacio y el tiempo.

Los postulados de la nueva ciencia

• Postulados de la teoría de la relatividad especial:

• Todas las leyes de la naturaleza son iguales en todos los marcos de referencia con movimiento uniforme.

• La rapidez de la luz en el espacio es constante e independiente del movimiento de la fuente o del observador

Una consecuencia extraordinaria