La hipótesis científica
La hipotesis cientifica es la 1.ª respuesta tentativa de una sola pregunta, una afirmacion que el investigador formula despues de 2 a 3 observaciones previas y antes de cualquier prueba, y que el metodo cientifico somete a verificacion en 7 pasos hasta que se confirma o se rechaza.
La hipotesis ocupa el centro de todo el proceso: el metodo cientifico la elabora, la experimenta y la revisa, y es por eso que se estudia en la biologia, la fisica y la quimica como si se tratara de 1 unica herramienta con 3 formas distintas. En este articulo se explica como se formula, que estructura logica lleva y con que ejemplos concretos se pone a prueba, desde una sala de laboratorio hasta la criminalistica.
Definicion de hipotesis cientifica
Definicion de hipotesis cientifica: es una explicacion provisional y comprobable de un fenomeno observado, que debe poder medirse, compararse con otras explicaciones y descartarse con un solo resultado contrario. A diferencia de una opinion, la hipotesis cientifica enuncia una relacion entre 2 variables, como la concentracion de un reactivo y la velocidad de una reaccion, y fija por adelantado que dato la refutaria.
Una hipotesis bien escrita cumple 3 requisitos: declara 1 variable independiente, declara 1 variable dependiente y anticipa el resultado esperado con cifras. Por ejemplo: si la temperatura sube de 20 a 40 grados, la velocidad de la reaccion se duplica en 10 minutos. Con esa forma, el experimento no busca confirmar lo que ya se cree, sino intentar demostrar que la hipotesis se equivoca.
Como se formula la hipotesis en el metodo cientifico
Para formular la hipotesis, el investigador sigue el orden que el metodo cientifico reserva a esa etapa: 1. observar el fenomeno, 2. plantear la pregunta, 3. revisar la literatura, 4. escribir la hipotesis, 5. deducir la prediccion, 6. disenar la experimentacion, 7. analizar los datos. La hipotesis aparece en el paso 4 y la experimentacion en el paso 6, asi que nada se prueba antes de que la hipotesis exista por escrito.
- Observacion: registrar el fenomeno con 3 datos medibles, no con una impresion.
- Pregunta: reducir la observacion a 1 pregunta que pueda responderse con un experimento.
- Revision: leer 2 a 5 estudios previos para evitar repetir una prueba ya hecha.
- Elaboracion de la hipotesis: escribir 1 oracion que una 2 variables con un resultado esperado.
- Prediccion: traducir la hipotesis a un numero concreto que el instrumento medira.
El metodo cientifico en la fisica y en la quimica sigue estos 7 pasos, aunque la experimentacion cambia de forma: en fisica se mide con un instrumento, en quimica se pesa y se analiza un producto, y en criminalistica se compara una muestra con un registro de referencia.
Estructura logica de la hipotesis
La estructura de la hipotesis cientifica es un esquema de 2 variables unidas por una prediccion medible, y esa es la razon por la que una hipotesis sin cifras no es una hipotesis. La variable independiente es la que el investigador cambia, la dependiente es la que mide, y la prediccion dice cuanto cambia la segunda cuando la primera sube o baja un valor fijo.
| Parte | Que declara | Ejemplo |
|---|---|---|
| Variable independiente | Lo que el investigador modifica | Temperatura: 20, 30 y 40 grados |
| Variable dependiente | Lo que el instrumento mide | Velocidad de la reaccion en moles por segundo |
| Prediccion | El resultado esperado con cifras | Duplica la velocidad al pasar de 20 a 40 grados |
| Condicion de refutacion | El resultado que la descarta | Si a 40 grados la velocidad no sube, la hipotesis falla |
En fisica la hipotesis suele ser una ecuacion con 2 constantes, como la que Newton escribio para la gravitacion en 1687; en quimica, una relacion de proporciones; y en biologia, una relacion entre una variable ambiental y un comportamiento. En los 3 casos, el experimento mide 1 sola variable a la vez para no mezclar causas.
Experimentacion: como se pone a prueba
La experimentacion convierte la hipotesis en un numero, y para eso controla 2 variables: las que se mantienen fijas y las que cambian. Un diseno valido incluye un grupo de control, un grupo experimental y 3 repeticiones por cada nivel, de modo que un error aislado no decida el resultado.
- Grupo de control: mantiene la variable independiente en su valor base, por ejemplo 20 grados.
- Grupo experimental: cambia la variable a 30 y a 40 grados para comparar.
- Repeticiones: 3 mediciones por nivel, para que la media no dependa de 1 solo dato.
- Registro: cada medida se anota con la unidad, como moles por segundo o segundos por metro.
La observacion precede a la experimentacion: primero se registra el fenomeno, despues se interviene. En criminalistica la observacion es la escena del crimen y la experimentacion es el analisis de 1 muestra, pero el orden es el mismo. Si los datos contradicen la prediccion, la hipotesis se rechaza o se reformula, y el investigador vuelve al paso 1 del metodo cientifico con 2 variables nuevas.
Ejemplos de hipotesis en biologia, fisica y quimica
Ejemplos de hipotesis cientifica en 3 disciplinas, con la variable, la prediccion y el experimento que la prueba, para ver como cambia la experimentacion en cada campo aunque la estructura sea la misma.
| Disciplina | Hipotesis | Experimento |
|---|---|---|
| Biologia | Una planta a 14 horas de luz crece 1 cm por semana | Cultivar 3 plantas a 14 h y 3 a 8 h de luz durante 4 semanas y medir el tallo |
| Fisica | Un cuerpo cae 4,9 m en 1 segundo en la Tierra | Soltar 3 veces un objeto desde 0 m y cronometrar la caida a 1, 2 y 3 segundos |
| Quimica | Duplicar el acido acelera la reaccion en 2 veces | Mezclar 3 lotes con 1, 2 y 4 gramos de acido y cronometrar hasta el fin de la reaccion |
En biologia el ejemplo mas citado es el de Darwin, que en 1859 dedujo que las especies cambian por seleccion natural y lo someti a 3 generaciones de observacion en la biologia de las palomas; en fisica, la hipotesis de Einstein sobre la velocidad de la luz se confirmo en 1919 con un eclipse; y en quimica, la ley de Avogadro, publicada en 1811, se midio al pesar 1 litro de distintos gases a 0 grados y 1 atmosfera. Los 3 casos comparten el mismo paso final: un numero que o confirma o descarta.
Cuando la hipotesis no se confirma
Cuando la hipotesis no se confirma, el metodo cientifico no la descarta del todo: la reformula, ajusta las 2 variables y repite la experimentacion, y ese ciclo de 3 intentos es el que separa una ciencia de una opinion. Un resultado contrario es un dato valioso, porque elimina 1 explicacion y obliga a medir con mas precision la variable dependiente.
- Si la media del grupo experimental no difiere del control, la variable independiente no influye y hay que probar otra.
- Si las 3 repeticiones dan 3 valores muy distintos, el error de medida es alto y hay que cambiar el instrumento.
- Si solo 1 de 3 repeticiones confirma la prediccion, la hipotesis se marca como debil y se repite con 5 repeticiones.
En la fisica moderna, una hipotesis se publica cuando 3 laboratorios independientes obtienen el mismo resultado con 2 equipos distintos, y ese es el estandar que el metodo cientifico exige antes de que un hallazgo pase de la sala de laboratorio al conocimiento publico. La hipotesis, por tanto, no es la respuesta final, sino la pregunta medida que hace avanzar la ciencia un paso verificable a la vez.