Teorías científicas: definición, orígenes, criterios y cuáles son las teorías de la ciencia más importantes

Las teorías científicas son sistemas desarrollados por el hombre, de forma gradual y progresiva, para comprender su mundo desde el punto de vista científico. Antes de llegar a las actuales  teorías de la ciencia, se desarrollaron sistemas y diferentes maneras de conocer el mundo, con formas particulares de interpretar los fenómenos naturales y el entorno. Sin embargo, el ser humano a través del tiempo perfeccionó y volvió riguroso el método, para lograr una aproximación mayor al conocimiento y a la verdad.

¿Qué son las teorías científicas?

La palabra “teoría”  hace referencia a un conocimiento que aún no se ha demostrado. También se usa para referirse a una hipótesis que se puede aplicar a la ciencia o a un grupo de leyes que explican o establecen relaciones entre diferentes sucesos o fenómenos observables.

Por otra parte la palabra “científica” se vincula a la disciplina constituida por los conocimientos sistematizados que son obtenidos a partir de la observación y el razonamiento, regulados por una serie de normas bien definidas.  

Las teorías científicas son un grupo de abstracciones, conceptos y reglas que se obtienen a partir de la observación y el experimento con la realidad empírica. Además, formulan principios a través de los cuales se pueden explicar los fenómenos del entorno.

Importancia de las teorías científicas

La teoría científica es el fundamento principal del conocimiento científico. La verdad contenida en ella no es una mera suposición, sino explicaciones que se pueden comprobar y sustentar para comprender el fenómeno que describe. Representa una forma de conocimiento completa, confiable y rigurosa. Es también la culminación de todo pensamiento científico.

Orígenes de la teoría científica

Algunas definiciones de teoría según autores de diferentes épocas difieren en elementos básicos. La ciencia antigua suponía que la razón, a través de su poder supremo, era capaz de resolver y explicar los fenómenos sin necesidad de la experimentación.

Un ejemplo de esto fue la consideración de Aristóteles que afirmó que una piedra grande cae más rápido que una pequeña, pero nunca pensó en probarlo. La experimentación no formaba parte del espíritu de la época.   

El final de la ciencia antigua llegó a partir del siglo XVII con Galileo, Bacon y Descartes. Galileo demostró, a través de la experimentación, que al dejar caer dos piedras desiguales, estas llegan al suelo al mismo tiempo. Esta comprobación a través de la experiencia fue un momento clave para la historia, para la evolución de la ciencia y para la teoría de la investigación.

Es a principios del siglo pasado cuando surge la ciencia moderna a partir de descubrimientos como el de la radioactividad, los rayos X y el electrón. Luego la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad nos enseñan un mundo totalmente nuevo  e insospechado anteriormente.

En los años 50 surge un cambio significativo de paradigma en relación a las teorías científicas. La observación según Bunge es el procedimiento elemental empírico, y ahora se advierte que la investigación no significa la acumulación de hechos, el objetivo debe ser comprenderlos mediante el desarrollo de hipótesis con amplio contenido empírico.  

Diferencia entre ley y teoría científica

¿Cuáles son las diferencias entre teoría y ley? Con frecuencia se confunden a pesar de que son conceptos (hipótesis, teoría y ley) que representan diferentes estadios y momentos del conocimiento científico.

Por una parte, los enunciados teóricos son un grupo de conceptos propuestos como principios y usados para explicar un fenómeno físico. Es una hipótesis que, después de haber superado el método científico, resulta una aproximación que no se contradice con las leyes, aunque no se puede considerar absoluta. 

Una ley es algo que siempre ocurre, de forma medible, reproducible y comprobable. Además es universal y absoluta. Generalmente se puede reducir a una ecuación matemática, por ejemplo la conocida E = mc². Es una afirmación que se basa en datos empíricos, y está limitada a una serie de condiciones para que sea válida.  

Leyes y teorías científicas están ceñidas a la teoría en el método científico: elaboración de una hipótesis, evaluación experimental de la premisa, recopilación de datos empíricos, resultados y conclusiones. También en ambos casos (teoría o ley) otros científicos podrán repicar los resultados en condiciones similares.  

Características de las teorías científicas

Las características generales de las teorías científicas son:

• Son premisas y postulados con una relación comprobable y lógica.
• Estas teorías pueden ser axiomas con reglas y deducciones, o bien pueden ser definiciones. 
• Las teorías se sustentan en la observación y en la comprobación experimental y empírica. 
• Se guían por el método científico y la objetividad. No se relacionan con valoraciones subjetivas o con la voluntad del investigador.
• Se actualizan en el tiempo, en la medida que aparecen nuevos instrumentos y se perfecciona el conocimiento científico.

Características según Karl Popper

Karl Popper, filósofo austríaco nacido en 1902, hizo un gran aporte en este sentido estableciendo una serie de características que a su juicio eran de gran importancia para determinar la validez de la teoría científica.

• La confirmación no debe ser el único pilar donde apoyar un resultado. Según él, si queremos conseguir una verificación, es probable que la obtengamos. Para poner a prueba la teoría el mejor método es el trabajo en equipo.
• Se deben considerar sobre todo aquellas confirmaciones producto de predicciones arriesgadas, que excedan los propios límites de la teoría y que sean ideales para refutarla.
• Toda teoría debe ser rebatida por medio de algún evento concebible, si no es así, es una teoría no científica. La mayoría piensa que no poder refutar una teoría es una virtud, pero en realidad no es más que uno de sus vicios.
• Para querer demostrar una teoría de forma genuina es necesario experimentar sobre ella tratando de refutarla. Se debe considerar que algunas teorías científicas son propensas a parecer falsas durante la experimentación.
• Una evidencia no es suficiente para confirmar una teoría científica, a menos que sea el resultado de una comprobación genuina.
• Siempre se puede incluir una premisa auxiliar o reinterpretar una teoría después de haber resultado falsa en la experimentación adecuada, pero esto puede quitarle validez e incluso anular la naturaleza científica de la teoría.  

Criterios que deben cumplir las teorías científicas

Para que una teoría científica sea aceptada deben cumplirse ciertos criterios requeridos por los círculos académicos.

¿Cuál es la diferencia entre ciencia y teoría? El conocimiento científico es un conocimiento comprobado. Las teorías científicas son derivadas, de modo riguroso, de la observación y la experimentación, mediante el seguimiento del método científico, clave para que una teoría sea aceptada. 

El criterio esencial es que la teoría sea observable y repetible. Una teoría que no es observable o que sus predicciones no puedan ser probadas, no puede ser considerada teoría. Los criterios básicos son:

• Hace predicciones que pueden ser vinculadas a potenciales pruebas que la sometan a comprobación.
• Tiene predicciones precisas y resultados en coherencia con los resultados preexistentes.
• Está bien fundamentada.

Teorías científicas más importantes

¿Cuáles son las teorías más importantes? Según la definición científica de teoría científica, se puede afirmar que una teoría es una hipótesis confirmada por experiencias múltiples. Algunos ejemplos de teorías de investigación de gran relevancia son los siguientes.

Teoría heliocéntrica

Se conoce también como modelo de Copérnico. Es una teoría científica astronómica según la cual el Sol es el centro del Sistema Solar y es el punto en torno al que los planetas giran, incluyendo la Tierra. Esta teoría sustituye el geocentrismo medieval. Estas imágenes de teoría geocéntrica suponían que el centro del universo era la Tierra y los otros astros rotaban a su alrededor.

Teoría evolutiva

Esta teoría es el modelo científico que nos explica como las especies cambian en el transcurrir del tiempo. Estas modificaciones ocurren como respuesta adaptativa (física y genética) a los cambios del entorno. La teoría es producto de la formulación de Charles Darwin sobre la existencia de la “selección natural” según la cual algunas especies salen favorecidas y otras sentenciadas a la extinción, dependiendo de su capacidad de adaptación.  

Teoría atómica

Es un modelo químico que explica el comportamiento de la materia y la organización estructural de sus partículas llamadas átomos, virtualmente indivisibles. Existe un conjunto finito de átomos y sus combinaciones generan los diversos tipos de materia existentes, incluyendo la materia orgánica, también la de nuestros cuerpos.

Teoría de la relatividad

En el siglo XX el científico Albert Einstein formuló este modelo que abarca la Teoría de la relatividad general y la Teoría de la relatividad especial. En esta teoría el físico trata de resolver las inconsistencias existentes entre el electromagnetismo y la mecánica clásica newtoniana.

Sus elementos fundamentales son el espacio y el tiempo, que siempre son relativos al estado del movimiento del observador. Esta teoría rompió muchos paradigmas tradicionales que afirmaban que el espacio y tiempo eran elementos absolutos y fijos.

El Big Bang

Es la teoría que explica el origen e inicio del universo. Su traducción es “gran estallido” o “gran explosión”. Según la teoría el Big Bang conformó un punto de densidad infinito del cual surgió la materia (electrones, neutrinos, positrones y fotones, entre otras). La materia creada comenzó a expandirse de forma masiva después de la explosión para así formar el universo que se creó hace 14 mil millones de años.  

Teoría de la deriva continental

Esta teoría surge de la necesidad de responder algunos enigmas relacionados con las ciencias de la tierra, como por ejemplo las formaciones montañosas. Anteriormente se creía que la Tierra se contraía con el enfriamiento dejando arrugas en la superficie, pero realmente eran ideas poco convincentes.

Otro fenómeno sin explicación eran las similitudes entre fósiles de continentes que se encuentran separados por grandes océanos. Tampoco se sabía cómo grandes rocas que se encontraban en las cimas de las montañas podían haber pertenecido en otra época al lecho marino,  o porqué los volcanes y terremotos ocurren en ciertas zonas y en otras no.

En 1912 surge la idea de que los continentes habían formado en un principio una sola masa continental que después se separó. Posteriormente varios descubrimientos condujeron a una nueva teoría llamada teoría de las placas tectónicas, según la cual la corteza terrestre estaba formada por varias placas que se desplazan muy lentamente producto de los procesos que suceden en el interior del planeta. Esta teoría revolucionó el campo de la geología, y explicó este y muchos otros fenómenos hasta entonces sin respuesta.

Teoría electromagnética de Maxwell

Maxwell propone en su teoría que los átomos y moléculas que componen los gases se mueven al azar y que es posible establecer su velocidad promedio. También determina como el aumento de la temperatura acelera la velocidad interna del movimiento de los gases.

El concepto de “azar” introduce un importante cambio en la física, ya que cambia el determinismo de sus leyes y enunciados, por ideas de tendencias y probabilidades. A partir de las investigaciones realizadas sobre el campo eléctrico por Faraday, llega a una fórmula matemática que describe los fenómenos eléctricos y magnéticos. También introduce la palabra y el concepto de electromagnetismo al vocabulario científico. Grandes avances posteriores como los rayos X se fundamentan en sus investigaciones.

La teoría de cuerdas

La teoría de las cuerdas sostiene que las partículas subatómicas son realmente estados vibracionales del objeto extendido llamado filamento o cuerda. Según esto, el electrón sería una cuerda minúscula en vez de un punto sin estructura interna de dimensión cero.

Los defensores de esta teoría afirman que puede llegar a convertirse en la teoría física más predictiva, con capacidad de dar explicación a los fenómenos de la naturaleza en términos geométricos. Sin embargo, los físicos que trabajan en esta teoría, hasta ahora, no han podido hacer predicciones concretas para confrontarlas con datos experimentales. Se cree que es una teoría tan ambiciosa que pudiera ser una gran verdad o estar totalmente equivocada.  

Las teorías científicas son el camino validado y aceptado para dar respuesta a las grandes interrogantes que el hombre se ha planteado desde siempre  con respecto a su entorno. La evolución de estas teorías de la ciencia, a través de la historia, nos ha llevado desde afirmaciones meramente especulativas, sin ningún tipo de validación, hasta el método científico, basado en rigurosos y definidos procedimientos que intentan llegar a la verdad de la forma más precisa posible.