El Método Científico y el Significado de la Hipótesis Científica
The Scientific Method and the Meaning of the Scientific Hypothesis
Angel Rumualdo Cepeda Dovala1,2
Juan Manuel Cepeda Dovala1,3
José Angel Cepeda Ballesteros4
Sonia Margarita Cepeda Ballesteros4
Sonia Ballesteros Quintero4
1 Profesores e investigadores del Departamento Ciencias del Suelo, División de Ingeniería. 2 Subdirección de Intercambio Científico. 3 Dirección de Docencia. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN), Buenavista, Saltillo, Coahuila, México. Codigo Postal 25315. Sitio web: www.uaaan.mx; correo electrónico: acdovala@uaaan.mx , acdovala@gmail.com , dovala@hotmail.com 4 Colaboradores en escritos científicos.
ABSTRACT. The Scientific Method is the way that continues in a process of investigation and the Hypothesis are the scientific suppositions and they represent the conductive thread to resolve a problem presented. Many Methods exist (Polymethod), many sciences (Polyscience) and many Techniques (Polytechnic), where the hypothesis they can be: math, statistics, Probabilistic, Not math, and diagrammatic. Inside the Statistics Methods, different Experimental Designs exist, represented through Models: Regression and Correlation, Completely Random Design, Factorials Experiments, and others. To each one of these models they will correspond certain type of hypothesis and its Analysis of Variance. This essay contemplates three examples of Hypothesis: 1. Considering Statistics, Mathematics and Probabilistic Methods; 2. Without considering this math’s Methods; and, 3. Diagrammatic Hypothesis. In the Hypothesis of the example 1, seven situations of hypothesis were undertaken (A to G). We are mentioned the Completely Random Design whose lineal model is: Yij = μ + τi + εij ; where εij ~ NI(0,σ2), that is to say, the experimental error is distributed normally independent, with mean zero (μ = 0) and variance σ2. This it is one of the models less costly with learning teaching end, but should be considered that different Probabilistic Models exist: Discrete and Continuous, and the variables of study can be continuous and discrete, for which in the approach of the hypothesis and its analysis one must consider these situations. In the examples of hypothesis 2 and 3, the first one represents an original contribution and in the second they are the diagrammatics hypothesis presented by J. Watson, one of the discoverers of the Structural Model of the Double Helix: DNA (Acid Deoxyribonucleic), fundaments of the modern Biotechnology in the Agricultural Sciences and Soil Sciences.
Key Word. Agricultural, Biotechnology, Continuous, Discrete, DNA, Science(s), Statistic(s), Deoxyribonucleic, Mathematic, Polyscience, Polymethod, Polytechnic, Probabilistic, Soil Sciences.
RESUMEN. El Método Científico es el camino que se sigue en un proceso de investigación y las Hipótesis son las suposiciones científicas y representan el hilo conductor para resolver un problema planteado. Existen muchos Métodos (Polimétodo), muchas ciencias (Policiencia) y muchas Técnicas (Politécnica), en donde las hipótesis pueden ser: matemáticas, estadísticas, probabilísticas, no matemáticas, y diagramáticas. Dentro de la Métodos Estadísticos, existen distintos Diseños Experimentales, representados a través de Modelos: Regresión y Correlación, Diseño Completamente al Azar, Experimentos Factoriales, y otros. A cada uno de estos modelos corresponderán cierto tipo de hipótesis y su Análisis de Varianza. En este ensayo contempla tres ejemplos de Hipótesis: 1. Considerando Métodos Matemáticos, Estadísticos y Probabilísticos; 2. Sin considerar estos Métodos Matemáticos; y, 3. Hipótesis Diagramáticas. En las Hipótesis del ejemplo 1, se abordaron siete situaciones de hipótesis (A al G). Se mencionó el Diseño Completamente al Azar cuyo modelo lineal es: Yij = μ + τi + εij en donde εij ~ NI(0, σ2), es decir, el error experimental se distribuye normalmente independiente, con media cero (μ = 0) y varianza σ2. Este es uno de los modelos menos costosos con fines de enseñanza aprendizaje, pero se debe considerar que existen distintos Modelos Probabilísticos: Discretos y Continuos, y las variables de estudio pueden ser continuas y discretas, por lo que en el planteamiento de las hipótesis y su análisis hay que considerar estas situaciones. En los ejemplos de hipótesis 2 y 3, el primero representa una aportación original y en la segundo son las hipótesis diagramáticas planteadas por J. Watson, uno de los descubridores del Modelo Estructural de la Doble Hélice: ADN (Ácido Desoxirribonucleico), fundamento de la Biotecnología moderna en las Ciencias Agrícolas y en las Ciencias del Suelo.
Palabras clave. ADN, Agrícolas, Biotecnología, Ciencias del Suelo, Continuos, Desoxirribonucleico, Discretos, Estadística, Matemática, Policiencia, Polimétodo, Politécnica, Probabilísticas(os).
INTRODUCCIÓN
Posiblemente existan más de un centenar de conceptos y definiciones acerca del Método Científico y de la Hipótesis Científica, la que se proponen son muy sencillas, sin perder el rigor científico. Regularmente al inicio de la investigación se plantean las hipótesis científicas de trabajo, y las conclusiones deben reflejarlas explícitamente, y después de conocer su significado, pasaremos a dar tres ejemplos de las Hipótesis Científica. Este apasionante tema es muy importante para los estudiosos de las Ciencias del Suelo en los distintos sistemas agronómicos, considerando la Biotecnología moderna para la Biorremediación de suelos. El presente ensayo considero 22 referencias, las cuales están incluidas en la literatura citada, ordenadas alfabéticamente, y los autores son: Bolívar, Z. F. (2002), Cepeda Dovala, Ángel R. (1998, 2003 al 2006), Cepeda Dovala, Ángel R. y Juan M. Cepeda Dovala (2004), Cepeda Dovala, Juan M.(2003), Cepeda Dovala, José L. (2003), Coates, Donald P. (1981), Cochran, W.G. y G.M. Cox (1980), Crick, F. H. C. (1966), Franklin, R. E. y R. G. Gosling. (1953), Gascón Muro, Patricia; J. L. Cepeda Dovala; I. Garnica Dovala; et al (2003), Snedecor, G. W. y G. W. Cochran (1977), Steel, R. G. D. y J. H. Torrie (2001 a,b), Watson, J. D. (1981), Watson, J. D. y F. H. C. Crick (1953a,b)
DESARROLLO DEL TEMA
La palabra Método proviene del griego: méthodos, en latín methodus y significa camino. Con el Discurso del Método publicado por R. Descartes en 1637 se inicia con rigor científico el establecimiento de reglas con soporte en las evidencias, sin embargo han existido muchos avances en la Ciencia y la Tecnología desde aquel entonces, de tal forma que ahora tenemos muchos métodos: observación, experimentación, deductivo, inductivo, matemáticos, estadísticos, físicos, químicos, geonómicos, por mencionar algunos.
En el cuadro 1 se presenta el significado de las Hipótesis científicas, cuestiones de método, y como surgen las hipótesis en la ciencia matemática y se propagan a otras ciencias, y como se convierten en reglas, leyes o principios.
Cuadro 1. Significado de las Hipótesis Científicas.
La Hipótesis, en singular y en plural, representan el hilo conductor de toda la investigación, y estas son suposiciones científicas, las cuales pueden ser enunciadas en forma: afirmativa, negativa, interrogativa, negativa interrogativa y afirmativa interrogativa, y también pueden representarse a través de una figura o diagrama, para ilustrar mejor, adonde se quiere llegar.
Y, en base a estas suposiciones, se plantean los objetivos de investigación y los métodos (matemáticos, estadísticos, genéticos, inductivos, deductivos, etc) para comprobar las hipótesis y llegar a una conclusión; o bien, si usted emplea el Método Dialéctico, después de Plantear un Problema y la Hipótesis, puede presentar la: Tesis, Antitesis y la Síntesis, procedimientos metodológicos conocidos por Sócrates, Platón, Aristóteles, y muchas otras Personas de Ciencia y Sabiduría. ¿Porqué?
Porque las Hipótesis surgieron en las Ciencias Matemáticas, en particular en la Geometría, de ahí pasaron a la Filosofía y demás Ciencias Sociales y Filosóficas, y luego a las Ciencias Naturales.
Del anterior significado de las Hipótesis, se desprende qué deben ser científicas, por lo que no cualquier suposición, conjetura o especulación es una Hipótesis Científica, entonces ellas, conservan en sí, características de predicción sin perder su valor hurístico en el desarrollo científico, y en base a su aceptación o rechazo de las mismas, nos llevan a formular nuevas hipótesis, hasta llegar a: reglas, leyes, o principios, por ejemplo: Los Principios de la Herencia de Mendel o el Principio de que el Gen = ADN, es la unidad básica de la Herencia en el ser vivo.
A.R.C.D. 2003
Cortesía de Tópicos Culturales AW. A.R.C.D. Editor (2004)
DISCUSIÓN
De los distintos métodos, los autores indicados en la introducción mencionan aspectos metódicos y en su aplicación en la investigación, a continuación se abordan mediante tres ejemplos las Hipótesis Científicas, considerando diversos criterios metodológicos. Autores clásicos en Matemáticas y Métodos Estadísticos, tales como, Snedecor, G. W. y G. W. Cochran (1977), Steel, R. G. D. y J. H. Torrie (2001 a,b), coinciden en indicar dos tipos de Hipótesis: la nula y la alternante, sin embargo, para criterios didácticos del presente ensayo, se consideran dentro del ejemplo 1, cinco juegos de hipótesis, considerando los trabajos de investigación de los autores del presente ensayo en el 2004 al 2007, así como también los escritos de Watson y Crick 1953 a,b) y el de Franklin y Gosling (1953). También son importantes las hipótesis científicas con criterios metódicos no matemáticos o estadísticos, como es el ejemplo 2 en relación al modelo de Watson y Crick (1953 a,b) y en el ejemplo 3 son las hipótesis digramáticas (Watson, 1981), que se aprecian en las figuras 1 y 2.
Tres ejemplos de Hipótesis Científica.
Ejemplo 1. Considerando los Métodos Matemáticos, Estadísticos y Probabilísticos. Contempla dos tipos de Hipótesis: la Nula = Ho (se niega el hecho) y la Hipótesis Alternante = H1 (se afirma un hecho), especificando el nivel de probabilidad (α = .05 y α = .01).
A. Hipótesis para el Modelo de Watson y Crick. Estas son las hipótesis que sugiero, para comprobar, el comentario de Watson y Crick (1953), y el de Franklin y Gosling (1953) sobre la distancia de 7.1 Å, de los fosfatos del ácido nucleico, considerando el modelo probabilístico de la Distribución Normal, en una primera instancia, a 50 años después del descubrimiento del modelo estructural del ADN.
Ho: No existen diferencias significativas (α = .01), en las distancias medidas en Anströms (Å), de los fosfatos, ubicados en las cadenas de los ácidos nucleicos.
H1: Sí existen diferencias significativas (α = .01), en las distancias medidas en Anströms (Å), de los fosfatos, ubicados en las cadenas de los ácidos nucleicos.
B. Hipótesis sobre la composición química del pigmento
Ho: No existen diferencias significativas (α = .05), en la composición química de los
pigmentos dentro de una misma especie en estudio.
H1: Sí existen diferencias significativas (α = .05), en la composición química de
los pigmentos dentro de una misma especie en estudio.
C. Hipótesis sobre pigmentos y consumo humano (Documental únicamente)
Ho: No existe daño para la salud humana, al emplear alimentos con pigmentos
naturales. (α = 0.01)
H1: Sí existe daño para la salud humana, al emplear alimentos con pigmentos
naturales. (α = 0.01)
D. Hipótesis sobre mutagénesis y alimentos con pigmentos
Ho: El consumo de alimentos con pigmentos y la acción de mutágenos ambientales no
afecta a los distintos tipos de organismos vivos: Hombre, animales, plantas y
microorganismos (α = .01).
H1: El consumo de alimentos con pigmentos y la acción de mutágenos ambientales sí
afecta a los distintos tipos de organismos vivos: Hombre, animales, plantas y
microorganismos α = .01).
E. Hipótesis sobre la composición química del suelo:
Ho: No existen diferencias significativas (α = .05) en la composición química de los
suelos.
H1: Sí existen diferencias significativas (α = .05) en la composición química de
los suelos.
F. Hipótesis sobre el intercambio catiónico:
Ho: No existe intercambio catiónico en el suelo con la presencia de la bacteria
Rhizobium en las raíces de plantas leguminosas. (α =.01).
H1: Sí existe intercambio catiónico en el suelo con la presencia de la bacteria
Rhizobium en las raíces de plantas leguminosas. (α =.01).
G. Hipótesis con relación a esquilmos agrícolas y pecuarios.
Ho: No existe diferencia estadística (α = .05) en la composición química de los
esquilmos en estudio.
H1: Sí existe diferencia estadística (α = .05) en la composición química de los
esquilmos en estudio.
Cuestión de Método y síntesis de las hipótesis. Suponiendo que los datos a analizar tienen una Distribución Probabilística que conocemos como Normal, entonces el Diseño Experimental menos costoso para evaluar los datos es un Diseño Completamente al Azar:
Yij = μ + τi + εij
En donde:
Yij = Es la variable en estudio, o bien es, la j-ésima observación del i-ésimo tratamiento.
μ = Media general
τi = Efecto del i-ésimo tratamiento
εij = Error experimental
εij ~ NI(0,σ2) = El error experimental se distribuye normalmente independiente, con media cero y varianza σ2.
Entonces en síntesis las hipótesis para el Diseño Completamente al Azar son:
H0: τ1 = τ2 = τ3 =....τn
H1: Al menos un tratamiento es diferente
Ejemplo 2. Hipótesis no Matemáticas, Estadísticas y/o Probabilísticas.
Hipótesis: El Modelo Estructural de la Doble Hélice propuesto por Watson y Crick en 1953, perdurara sin variar 50 años más, a pesar de los avances de las Ciencias Genéticas y de otras ciencias. Comentario: Posiblemente existan investigadores trabajando en esta hipótesis planteada, pero hoy en día el Modelo de Watson y Crick llegó para quedarse otro buen rato con nosotros. En el cuadro 2, se presentan: Planteamiento del Problema, Hipótesis, Tesis, Antitesis y Síntesis, sobre Policiencia, Politécnica, Polimétodo y Polilógica, y así visualizar un nuevo enfoque acerca del tema que nos ocupa: Método Científico e Hipótesis Científica, considerando que la Persona Humana, en su cimiento cultural emerge en la civilización y algunos de sus frutos principales son la Tecnología, el Método y la Ciencia.
Ejemplo 3. Aprovecho, para mencionar, en el cuadro 2: Planteamiento del Problema, Hipótesis, Tesis, Antitesis y Síntesis, sobre, Policiencia, Politécnica, Polimétodo y Polilógica, el cual expuse en el libro Principios de la Ciencia Genética (2003).1
Cuadro 2. Planteamiento del Problema, Hipótesis, Tesis, Antitesis y Síntesis, sobre la Politécnica, Polimétodo, Policiencia, y Polilógica.
Planteamiento del problema: Desde tiempos remotos, el hombre se ha planteado la necesidad de tener una Concepción del Mundo y del Universo, por lo que se ha manifestado en todos los pueblos y diferentes culturas y civilizaciones, de distintas épocas; de tal forma, que podemos observar que siempre se ha tendido a una objetivación de esta Concepción, surgen con sus creencias, un conocimiento de la realidad el cual a venido cambiando con la aparición de la Técnica, el desarrollo de la Ciencia, su Lógica y su Método, en distintos campos del saber.
Hipótesis: En realidad no hay un Método único, una Técnica, ni Ciencia exclusiva, y por lo tanto, ni Técnicas, ni Métodos y Ciencias para la concepción del mundo y del universo: esta es una Hipótesis; por lo que a continuación se plantea la siguiente:
Tesis: Han existido tantos tipos de creencias, lógicas, técnicas, ciencias, métodos, que tratan de ver al mundo y al universo en su conjunto en un plano ideal, material, subjetivo, objetivo, o fusionados unos con otros, propuestos por el paradigma viviente y pensante y racional que es el hombre y la mujer, en su sentido genérico: Homo sapiens.
Antítesis: La historia nos ha dicho que no a prevalecido uno más que otro, en cuanto al conocimiento se refiere, debido a la dinámica y el desarrollo de la cultura y civilización, así como al surgimiento de nuevos conceptos, definiciones, lenguajes, costumbres, técnicas, métodos y ciencias.
Síntesis: La POLITÉCNICA, el POLIMÉTODO y la POLICIENCIA, con el apoyo de la POLILÓGICA, íntimamente interrelacionados o multirelacionados, pudieran ser la nueva piedra fundamental para reordenar el conocimiento, con la Dimensión del Monoteísmo Cristiano, tomando como fundamento la Fe y la Razón, o bien, considerando el trinomio: Razón, Libertad y Verdad, que repercuta en el Bien Común de toda la Sociedad.
Angel R. Cepeda Dovala. (2003, 2004)
Cortesía de Tópicos Culturales AW. A.R.C.D. Editor (2004)
1 Polis en plural y Poli en singular, provienen del griego y significan ciudad, pero también tiene el significado de “muchos” o “muchas” como es el caso del Politécnico o la Politécnica (Muchas Técnicas), las palabras novedosas y originales son Polimétodo (Muchos métodos), Policiencia (Muchas ciencias) y Polilógica (Muchas Lógicas). El término de Polilógica se refiere al conocimiento verdadero visto con distintos criterios: Lógica, Formal, Lógica Simbólica, Lógica Matemática, Lógica Dialéctica, por mencionar algunas de los distintos tipos de Ciencia Lógica.
Ejemplo 3. Hipótesis Diagramáticas.
¿Y se pueden representar en forma de figura las Hipótesis? ¡Claro qué sí!, veamos dos situaciones más, que nos muestra Watson (1981), en su interesante libro de la Doble Hélice, por sí Usted, no a tenido la oportunidad de leerlo; en el Ejemplo 3 se presenta la Hipótesis sobre iones Mg++ (Figura 1); y, la Hipótesis sobre la multiplicación del ADN (Figura 2).
Figura 1. Hipótesis de cómo los iones Mg++ podrían enlazar grupos de fosfatos de carga negativa en el centro de una hélice compuesta. (J. D. Watson, 1981).
Figura 2. Hipótesis de la multiplicación del ADN, dada la naturaleza complementaria de las secuencias de bases en las dos cadenas. (J. D. Watson, 1981).
CONCLUSIONES
1. El método es el camino que se sigue en un proceso de investigación en donde se contemplan hipótesis, que son las suposiciones científicas que hay que aceptar o rechazar para llegar a una conclusión. 2. La Hipótesis, en singular y en plural, representan el hilo conductor de toda la investigación, y son suposiciones científicas, las cuales pueden ser enunciadas en forma afirmativa, negativa, interrogativa, afirmativa interrogativa y negativa interrogativa, y también pueden representarse a través de una figura o diagrama, para ilustrar mejor a donde queremos llegar. 3. Existen muchas Ciencias (Policiencia), muchas Técnicas (Politécnica) y muchos Métodos (Polimétodo), por lo que un problema se puede resolver en forma Disciplinaria, cuando interviene una sola disciplina (Ej. Estadística), Interdisciplinaria, cuando intervienen dos disciplinas (Ej. Bioestadística); y, Multidisciplinaria, cuando intervienen más de dos disciplinas (Ej. Biotecnología). 4. Cuando se elaboren las hipótesis científicas y cuando se emplee el método matemático, estadístico y probabilístico, deben quedar bien explicitas el tipo de las variables en estudio, sí son continuas y/o discretas, y también el modelo probabilístico continuo y/o discreto. 5. Toda ciencia, tienen Principios, Criterios y Valores, con la esperanza de descubrirlos para el bien común y así dignificar a la Persona Humana.
Agradecimientos: A la Dra. Celia Blanca Ballesteros Quintero, catedrática de la Universidad Autónoma de Coahuila (UA de C), por su apoyo en el formato de las figuras. A los Profesores e Investigadores integrantes del Grupo Multidisciplinario de Investigación Interacción Genético Ambiental (Desiertos): M. C. Alejandra Escobar Sánchez Departamento de Ciencias del Suelo de la División de Ingeniería; al Director de Docencia M. C. Juan M. Cepeda Dovala y al Dr. Jorge Galo Medina Torres, actual Rector de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN), Buenavista, Saltillo, Coahuila, México.
LITERATURA CITADA
1. Bolívar Z. F. 2002. Biotecnología moderna para el desarrollo de
México en el siglo XXI: Retos y oportunidades. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología. Fondo de Cultura Económica. México. p 1-5.
2. Cepeda Dovala, Angel R. 1998. Herencia y Ambiente. UAAAN. p 100.
3. Cepeda Dovala, Ángel R. 2003. Principios de la Ciencia Genética. N° 1. 1a edición. Tópicos Culturales AW. A.R.C.D. Editor. México, D. F. p 172
4. Cepeda Dovala, Ángel R. 2004. De Mendel a Watson y Crick, 50 años después. N° 3. 1a edición. Tópicos Culturales AW. A.R.C.D. Editor. México, D. F. p 170.
5. Cepeda Dovala, Angel R. 2005. De Mendel a Watson y Crick, 50 años después. N° 3. Segunda edición. Tópicos Culturales AΩ, en coedición con la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Dirección de Investigación y Departamento Ciencias del Suelo. A.R.C.D. Editor. D. F. (Libro 172 p. DR©; ISBN 970-9341-1-0)
6. Cepeda D. A. R. y Juan M. Cepeda D. 2004. Estudio Comparativo Genético Nutricional. Pigmentación en especies animales, vegetales y el Hombre.
Proyecto de Investigación Básica. Departamento de Ciencias del Suelo. Universidad
Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN). Buenavista, Saltillo, Coahuila,
México. p 1-7
7. Cepeda D. A. R. y Juan M. Cepeda D. 2004. Estudios Bioestadísticos en la Composición Química de Suelos y de Esquilmos Agrícolas y Pecuarios. Proyecto de Investigación Básica. Departamento de Ciencias del Suelo. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN). Buenavista, Saltillo, Coahuila, México. p 1-7.
8. Cepeda Dovala, Angel R., Cepeda Dovala, Juan M. 2005. Reflexiones para el Código de Ética de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Departamento Ciencias del Suelo. División de Ingeniería. Buenavista, Saltillo, Coahuila, México. (ã UAAAN-DCS. ISBN 968-844-040-X)
9. Cepeda Dovala, Angel R., J. Galo Medina T., J. M. Cepeda D., y A. Escobar S. 2006. Estudio Genético Ambiental: La Desertificación en el Estado De Coahuila. Sistemas de Producción Agrícola en Zonas Áridas Y Semiáridas. Proyecto de Investigación Multidisciplinario. Dirección de Investigación. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro. Buenavista, Saltillo, Coahuila, México. p. 1-7.
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