Ciencia

La ciencia no tiene un origen único. Más bien, el pensamiento científico surgió gradualmente a lo largo de decenas de miles de años, ^{[ 32 ] [ 33 ]} adoptando diferentes formas en todo el mundo, y se conocen pocos detalles sobre los primeros desarrollos. Es probable que las mujeres desempeñaran un papel central en la ciencia prehistórica, ^{[ 34 ]} al igual que los rituales religiosos . ^{[ 35 ]} Algunos estudiosos utilizan el término « protociencia » para etiquetar actividades del pasado que se asemejan a la ciencia moderna en algunas características, pero no en todas; ^{[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]} sin embargo, esta etiqueta también ha sido criticada por denigrante, ^{[ 39 ]} o demasiado sugestiva de presentismo , al pensar en esas actividades solo en relación con categorías modernas. ^{[ 40 ]}

La evidencia directa de los procesos científicos se vuelve más clara con la aparición de los sistemas de escritura en las civilizaciones de la Edad del Bronce del Antiguo Egipto y Mesopotamia ( c. 3000–1200  a. C. ), creando los primeros registros escritos en la historia de la ciencia . ^{[ 13 ] : 12–15 [ 14 ]} Aunque las palabras y los conceptos de "ciencia" y "naturaleza" no formaban parte del panorama conceptual de la época, los antiguos egipcios y mesopotámicos hicieron contribuciones que más tarde encontrarían un lugar en la ciencia griega y medieval: matemáticas, astronomía y medicina. ^{[ 41 ] [ 13 ] : 12}

Desde el tercer milenio a. C., los antiguos egipcios desarrollaron un sistema de numeración decimal  no posicional , ^{[ 42 ]} resolvieron problemas prácticos usando geometría , ^{[ 43 ]} y desarrollaron un calendario . ^{[ 44 ]} Sus terapias curativas incluían tratamientos farmacológicos y lo sobrenatural, como oraciones, encantamientos y rituales. ^{[ 13 ] : 9} Los antiguos nubios fueron pioneros en los primeros antibióticos y establecieron un sistema geométrico que sirvió de base para los primeros relojes de sol . Los nubios también emplearon una metodología trigonométrica comparable a la de sus homólogos egipcios. ^{[ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]}

Los antiguos mesopotámicos utilizaban el conocimiento de las propiedades de diversos productos químicos naturales para la fabricación de cerámica , loza , vidrio, jabón, metales, yeso de cal e impermeabilización. ^{[ 49 ]} Estudiaban la fisiología , la anatomía , el comportamiento y la astrología de los animales con fines adivinatorios . ^{[ 50 ]} Los mesopotámicos tenían un gran interés en la medicina y las primeras prescripciones médicas aparecieron en sumerio durante la Tercera Dinastía de Ur . ^{[ 49 ] [ 51 ]} Parece que estudiaban temas científicos con aplicaciones prácticas o religiosas y tenían poco interés en satisfacer la curiosidad. ^{[ 49 ]}

En la antigüedad clásica , no existe un equivalente antiguo real del científico moderno. En cambio, individuos cultos, generalmente de clase alta y casi universalmente varones, realizaban diversas investigaciones sobre la naturaleza siempre que disponían del tiempo. ^{[ 52 ]} Antes de la invención o el descubrimiento del concepto de physis o naturaleza por los filósofos presocráticos , se solían usar las mismas palabras para describir la forma natural en que crece una planta, ^{[ 53 ]} y la forma en que, por ejemplo, una tribu venera a un dios en particular. Por esta razón, se afirma que estos hombres fueron los primeros filósofos en sentido estricto y los primeros en distinguir claramente entre «naturaleza» y «convención». ^{[ 54 ]}

Los primeros filósofos griegos de la escuela milesia, fundada por Tales de Mileto y continuada posteriormente por sus sucesores Anaximandro y Anaxímenes , fueron los primeros en intentar explicar los fenómenos naturales sin recurrir a lo sobrenatural . ^{[ 55 ]} Los pitagóricos desarrollaron una filosofía de los números complejos ^{[ 56 ] : 467–468} y contribuyeron significativamente al desarrollo de la ciencia matemática. ^{[ 56 ] : 465} La teoría de los átomos fue desarrollada por el filósofo griego Leucipo y su discípulo Demócrito . ^{[ 57 ] [ 58 ]} Más tarde, Epicuro desarrollaría una cosmología natural completa basada en el atomismo y adoptaría un «canon» (regla, estándar) que establecía criterios físicos o estándares de verdad científica. ^{[ 59 ]} El médico griego Hipócrates estableció la tradición de la ciencia médica sistemática ^{[ 60 ] [ 61 ]} y es conocido como « El Padre de la Medicina ». ^{[ 62 ]}

Un punto de inflexión en la historia de la ciencia filosófica temprana fue el ejemplo de Sócrates al aplicar la filosofía al estudio de los asuntos humanos, incluyendo la naturaleza humana, la naturaleza de las comunidades políticas y el conocimiento humano mismo. El método socrático, tal como lo documentan los diálogos de Platón , es un método dialéctico de eliminación de hipótesis: se encuentran mejores hipótesis identificando y eliminando progresivamente aquellas que conducen a contradicciones. El método socrático busca verdades generales comúnmente aceptadas que dan forma a las creencias y las examina para comprobar su coherencia. ^{[ 63 ]} Sócrates criticó el antiguo tipo de estudio de la física por ser demasiado puramente especulativo y carecer de autocrítica . ^{[ 64 ]}

En el siglo IV  a. C., Aristóteles creó un programa sistemático de filosofía teleológica . ^{[ 65 ]} En el siglo III  a. C., el astrónomo griego Aristarco de Samos fue el primero en proponer un modelo heliocéntrico del universo, con el Sol en el centro y todos los planetas orbitándolo. ^{[ 66 ]} El modelo de Aristarco fue ampliamente rechazado porque se creía que violaba las leyes de la física, ^{[ 66 ]} mientras que el Almagesto de Ptolomeo , que contiene una descripción geocéntrica del Sistema Solar , fue aceptado hasta principios del Renacimiento. ^{[ 67 ] [ 68 ]} El inventor y matemático Arquímedes de Siracusa hizo importantes contribuciones a los inicios del cálculo . ^{[ 69 ]} Plinio el Viejo fue un escritor y polímata romano, que escribió la enciclopedia fundamental Historia Natural . ^{[ 70 ] [ 71 ] [ 72 ]}

La notación posicional para representar números probablemente surgió entre los siglos III y V d.  C. a lo largo de las rutas comerciales de la India. Este sistema numérico facilitó las operaciones aritméticas eficientes y, con el tiempo, se convertiría en el estándar de las matemáticas a nivel mundial. ^{[ 73 ]}

Debido al colapso del Imperio Romano de Occidente , el siglo V presenció un declive intelectual, con un deterioro del conocimiento de las concepciones griegas clásicas del mundo en Europa Occidental. ^{[ 13 ] : 194} Los enciclopedistas latinos de la época, como Isidoro de Sevilla, conservaron la mayor parte del conocimiento antiguo general. ^{[ 74 ]} En contraste, debido a que el Imperio Bizantino resistió los ataques de los invasores, pudieron preservar y mejorar el aprendizaje previo. ^{[ 13 ] : 159} Juan Filopono , un erudito bizantino del siglo VI, comenzó a cuestionar la enseñanza de la física de Aristóteles, introduciendo la teoría del ímpetu . ^{[ 13 ] : 307, 311, 363, 402} Su crítica sirvió de inspiración a los eruditos medievales y a Galileo Galilei, quien citó extensamente sus obras diez siglos después. ^{[ 13 ] : 307–308 [ 75 ]}

Durante la Antigüedad tardía y la Alta Edad Media , los fenómenos naturales se examinaron principalmente a través del enfoque aristotélico. Este enfoque incluye las cuatro causas de Aristóteles : material, formal, motriz y final. ^{[ 76 ]} Muchos textos clásicos griegos fueron preservados por el Imperio bizantino y los cristianos, principalmente nestorianos y miafisitas, realizaron traducciones al árabe . Bajo el dominio de los abasíes, estas traducciones árabes fueron posteriormente mejoradas y desarrolladas por científicos árabes. ^{[ 14 ] : 62–67} En los siglos VI y VII, el vecino Imperio sasánida estableció la Academia médica de Gondishapur , considerada por médicos griegos, siríacos y persas como el centro médico más importante del mundo antiguo. ^{[ 77 ]}

El estudio islámico del aristotelismo floreció en la Casa de la Sabiduría establecida en la capital abasí de Bagdad , Irak ^{[ 78 ]} y floreció ^{[ 79 ]} hasta las invasiones mongolas en el siglo XIII. Ibn al-Haytham , más conocido como Alhazen, utilizó experimentos controlados en su estudio óptico. ^{[ a ] [ 81 ] [ 82 ]} La compilación de Avicena del Canon de la Medicina , una enciclopedia médica, se considera una de las publicaciones más importantes en medicina y se utilizó hasta el siglo XVIII. ^{[ 83 ]}

Para el siglo XI, la mayor parte de Europa se había convertido al cristianismo, ^{[ 13 ] : 204} y en 1088, la Universidad de Bolonia surgió como la primera universidad de Europa. ^{[ 84 ]} Como tal, creció la demanda de traducciones latinas de textos antiguos y científicos, ^{[ 13 ] : 204} un importante contribuyente al Renacimiento del siglo XII . La escolástica renacentista floreció en Europa occidental, con experimentos realizados mediante la observación, descripción y clasificación de sujetos en la naturaleza. ^{[ 85 ]} En el siglo XIII, los profesores y estudiantes de medicina de Bolonia comenzaron a abrir cuerpos humanos, lo que dio lugar al primer libro de texto de anatomía basado en la disección humana por Mondino de Luzzi . ^{[ 86 ]}

Desde una única imprenta en Maguncia , Alemania, alrededor de 1440, la imprenta de tipos móviles se había extendido a no menos de 270 ciudades de Europa Central, Occidental y Oriental, y ya había producido más de 20 millones de volúmenes a finales del siglo XV. ^{[ 87 ]} La imprenta hizo que los libros académicos fueran más accesibles, permitiendo a los investigadores consultar libremente textos antiguos y comparar sus propias observaciones con las de otros eruditos. ^{[ 88 ]} La imprenta puso fin a la cultura manuscrita de la Edad Media, donde los datos eran escasos y dispersos, y la reemplazó por una cultura de la imprenta donde los datos fiables y documentados proliferaron rápidamente y se convirtieron en la base sólida del conocimiento científico. ^{[ 89 ]}

En el siglo XVI, Nicolás Copérnico formuló un modelo heliostático del Sistema Solar, con el Sol situado cerca del centro del Universo, ^{[ 90 ] [ 91 ]} inmóvil, con la Tierra y los demás planetas orbitando a su alrededor en movimientos circulares, ^{[ 92 ]} modificados por epiciclos y a velocidades uniformes. El modelo copernicano desafió el modelo geocéntrico dominante de Ptolomeo , que había situado a la Tierra en el centro del Universo. Los astrónomos del siglo XVI creían que la eliminación del ecuante por parte de Copérnico fue su principal logro ^{[ 93 ]} , pero su modelo nunca desplazó al de Ptolomeo, que solo cayó en desuso 70 años después, tras las observaciones telescópicas de Galileo de 1610. ^{[ 94 ]}

Las observaciones astronómicas de Tycho Brahe , de una precisión sin precedentes a finales del siglo XVI, y las observaciones telescópicas de Galileo Galilei a principios del siglo XVII se combinaron para convertir la astronomía en la primera ciencia moderna. Las observaciones de Galileo pusieron fin a un milenio de ortodoxia astronómica premoderna ^{[ 95 ],} mientras que Johannes Kepler utilizó los datos de Brahe para descubrir que los planetas tienen órbitas elípticas , no circulares, y desarrollar las leyes del movimiento planetario ^{[ 96 ]} . Gracias a Kepler, los fenómenos astronómicos pasaron a considerarse regidos por leyes físicas. ^{[ 97 ]} La "Nueva Ciencia" que finalmente surgió a finales del siglo XVII rompió radicalmente con la filosofía natural que la había precedido, ^{[ 98 ] [ 99 ] [ 100 ]} se apartó de las concepciones y tradiciones griegas anteriores, ^{[ 101 ] [ 102 ] [ 103 ] [ 104 ]} era más mecanicista en su visión del mundo y estaba más integrada con las matemáticas, ^{[ 102 ] [ 105 ] [ 106 ]} y estaba obsesionada con la adquisición e interpretación de nuevas evidencias. ^{[ 107 ]}

Al comienzo de la Ilustración , Isaac Newton sentó las bases de la mecánica clásica con su obra Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, que influyó enormemente en los futuros físicos. ^{[ 108 ]} Gottfried Wilhelm Leibniz incorporó términos de la física aristotélica , ahora utilizados de una manera no teleológica . Esto implicó un cambio en la visión de los objetos: ahora se consideraba que los objetos no tenían fines innatos. Leibniz asumió que los diferentes tipos de cosas funcionan según las mismas leyes generales de la naturaleza, sin causas formales o finales especiales. ^{[ 109 ]}

Durante este período, el propósito y valor declarados de la ciencia se centraron en producir riqueza e inventos que mejoraran la vida humana, en el sentido materialista de tener más alimentos, ropa y otras cosas. En palabras de Bacon , «el objetivo real y legítimo de las ciencias es dotar a la vida humana de nuevos inventos y riquezas », y desaconsejó a los científicos que persiguieran ideas filosóficas o espirituales intangibles, que, según él, contribuían poco a la felicidad humana más allá de «el humo de especulaciones sutiles, sublimes o placenteras». ^{[ 110 ]}

La ciencia durante la Ilustración estuvo dominada por sociedades y academias científicas, ^{[ 111 ]} que habían reemplazado en gran medida a las universidades como centros de investigación y desarrollo científico. Las sociedades y academias fueron la columna vertebral de la maduración de la profesión científica. Otro desarrollo importante fue la popularización de la ciencia entre una población cada vez más alfabetizada. ^{[ 112 ]} Los filósofos de la Ilustración recurrieron a algunos de sus predecesores científicos  —principalmente Galileo , Kepler , Boyle y Newton—  como guías en todos los campos físicos y sociales de la época. ^{[ 113 ] [ 114 ]}

El siglo XVIII vio avances significativos en la práctica de la medicina ^{[ 115 ]} y la física; ^{[ 116 ]} el desarrollo de la taxonomía biológica por Carl Linnaeus ; ^{[ 117 ]} una nueva comprensión del magnetismo y la electricidad; ^{[ 118 ]} y la maduración de la química como disciplina. ^{[ 119 ]} Las ideas sobre la naturaleza humana, la sociedad y la economía evolucionaron durante la Ilustración. Hume y otros pensadores escoceses de la Ilustración desarrollaron Un tratado de la naturaleza humana , que se expresó históricamente en obras de autores como James Burnett , Adam Ferguson , John Millar y William Robertson , quienes fusionaron un estudio científico de cómo se comportaban los humanos en culturas antiguas y primitivas con una fuerte conciencia de las fuerzas determinantes de la modernidad . ^{[ 120 ]} La sociología moderna se originó en gran medida a partir de este movimiento. ^{[ 121 ]} En 1776, Adam Smith publicó La riqueza de las naciones , que a menudo se considera la primera obra sobre economía moderna. ^{[ 122 ]}

Durante el siglo XIX, comenzaron a perfilarse muchas características distintivas de la ciencia moderna contemporánea. Estas incluyeron la transformación de las ciencias biológicas y físicas; el uso frecuente de instrumentos de precisión; el surgimiento de términos como «biólogo», «físico» y «científico»; una mayor profesionalización de quienes estudiaban la naturaleza; la adquisición de autoridad cultural por parte de los científicos en diversas dimensiones de la sociedad; la industrialización de numerosos países; el auge de la divulgación científica; y el surgimiento de revistas científicas. ^{[ 123 ]} A finales del siglo XIX, la psicología surgió como una disciplina independiente de la filosofía cuando Wilhelm Wundt fundó el primer laboratorio de investigación psicológica en 1879. ^{[ 124 ]}

A mediados del siglo XIX, Charles Darwin y Alfred Russel Wallace propusieron independientemente en 1858 la teoría de la evolución por selección natural , que explicaba cómo se originaban y evolucionaban las diferentes plantas y animales. Su teoría se expuso en detalle en el libro de Darwin, El origen de las especies , publicado en 1859. ^{[ 125 ]} Por separado, Gregor Mendel presentó en 1865 su trabajo « Experimentos sobre hibridación de plantas », ^{[ 126 ]} que esbozaba los principios de la herencia biológica, sirviendo de base para la genética moderna. ^{[ 127 ]}

A principios del siglo XIX, John Dalton propuso la teoría atómica moderna , basada en la idea original de Demócrito de partículas indivisibles llamadas átomos . ^{[ 128 ]} Las leyes de conservación de la energía , conservación del momento y conservación de la masa sugerían un universo altamente estable donde podría haber poca pérdida de recursos. Sin embargo, con la llegada de la máquina de vapor y la Revolución Industrial, se comprendió mejor que no todas las formas de energía tienen las mismas cualidades energéticas , la facilidad de conversión en trabajo útil o en otra forma de energía. ^{[ 129 ]} Esta comprensión condujo al desarrollo de las leyes de la termodinámica , en las que la energía libre del universo se considera en constante declive: la entropía de un universo cerrado aumenta con el tiempo. ^{[ b ]}

La teoría electromagnética se estableció en el siglo XIX gracias a las obras de Hans Christian Ørsted , André-Marie Ampère , Michael Faraday , James Clerk Maxwell , Oliver Heaviside y Heinrich Hertz . La nueva teoría planteó interrogantes que no podían responderse fácilmente utilizando el marco de Newton. El descubrimiento de los rayos X inspiró el descubrimiento de la radiactividad por Henri Becquerel y Marie Curie en 1896. ^{[ 132 ]} Marie Curie se convirtió entonces en la primera persona en ganar dos premios Nobel. ^{[ 133 ]} Al año siguiente se produjo el descubrimiento de la primera partícula subatómica, el electrón . ^{[ 134 ]}

En la primera mitad del siglo, el desarrollo de antibióticos y fertilizantes artificiales mejoró el nivel de vida humano a nivel mundial. ^{[ 135 ] [ 136 ]} Problemas ambientales perjudiciales como el agotamiento de la capa de ozono , la acidificación de los océanos , la eutrofización y el cambio climático captaron la atención pública y provocaron el inicio de estudios ambientales . ^{[ 137 ]}

Durante este período, la experimentación científica se volvió cada vez más extensa en escala y financiación . ^{[ 138 ]} La amplia innovación tecnológica estimulada por la Primera Guerra Mundial , la Segunda Guerra Mundial y la Guerra Fría condujo a competencias entre potencias mundiales , como la carrera espacial y la carrera armamentística nuclear . ^{[ 139 ] [ 140 ]} También se realizaron importantes colaboraciones internacionales, a pesar de los conflictos armados. ^{[ 141 ]}

A finales del siglo XX, la captación activa de mujeres y la eliminación de la discriminación sexual aumentaron considerablemente el número de científicas, pero persistieron grandes disparidades de género en algunos campos. ^{[ 142 ]} El descubrimiento del fondo cósmico de microondas en 1964 ^{[ 143 ]} llevó al rechazo del modelo de estado estacionario del universo en favor de la teoría del Big Bang de Georges Lemaître . ^{[ 144 ]}

El siglo presenció cambios fundamentales en las disciplinas científicas. La evolución se convirtió en una teoría unificada a principios del siglo XX, cuando la síntesis moderna concilió la evolución darwiniana con la genética clásica . ^{[ 145 ]} La teoría de la relatividad de Albert Einstein y el desarrollo de la mecánica cuántica complementan la mecánica clásica para describir la física en longitud , tiempo y gravedad extremos . ^{[ 146 ] [ 147 ]} El uso generalizado de circuitos integrados en el último cuarto del siglo XX, combinado con los satélites de comunicaciones, condujo a una revolución en la tecnología de la información y al auge de internet global y la informática móvil , incluidos los teléfonos inteligentes . La necesidad de sistematizar masivamente largas cadenas causales entrelazadas y grandes cantidades de datos condujo al auge de los campos de la teoría de sistemas y el modelado científico asistido por computadora . ^{[ 148 ]}

El Proyecto Genoma Humano se completó en 2003 al identificar y mapear todos los genes del genoma humano . ^{[ 149 ]} Las primeras células madre humanas pluripotentes inducidas se crearon en 2006, lo que permitió transformar células adultas en células madre y convertirlas en cualquier tipo de célula que se encuentre en el cuerpo. ^{[ 150 ]} Con la confirmación del descubrimiento del bosón de Higgs en 2013, se encontró la última partícula predicha por el Modelo Estándar de la física de partículas. ^{[ 151 ]} En 2015, se observaron por primera vez las ondas gravitacionales , predichas por la relatividad general un siglo antes . ^{[ 152 ] [ 153 ]} En 2019, la colaboración internacional Event Horizon Telescope presentó la primera imagen directa del disco de acreción de un agujero negro . ^{[ 154 ]}

La ciencia natural es el estudio del mundo físico. Se puede dividir en dos ramas principales: ciencias de la vida y ciencias físicas . Estas dos ramas pueden subdividirse en disciplinas más especializadas. Por ejemplo, las ciencias físicas se pueden subdividir en física, química , astronomía y ciencias de la Tierra . La ciencia natural moderna es la sucesora de la filosofía natural que comenzó en la Antigua Grecia . Galileo , Descartes , Bacon y Newton debatieron los beneficios de utilizar enfoques más matemáticos y experimentales de manera metódica. Sin embargo, las perspectivas filosóficas, las conjeturas y las presuposiciones , a menudo pasadas por alto, siguen siendo necesarias en la ciencia natural. ^{[ 158 ]} La recopilación sistemática de datos, incluyendo la ciencia del descubrimiento , sucedió a la historia natural , que surgió en el siglo XVI al describir y clasificar plantas, animales, minerales y otros seres bióticos. ^{[ 159 ]} Hoy en día, "historia natural" sugiere descripciones observacionales dirigidas a un público general. ^{[ 160 ]}

Las ciencias sociales estudian el comportamiento humano y el funcionamiento de las sociedades. ^{[ 4 ] [ 5 ]} Incluyen numerosas disciplinas, entre las que se encuentran, entre otras, la antropología , la economía, la historia, la geografía humana , la ciencia política , la psicología y la sociología. ^{[ 4 ]} En las ciencias sociales existen diversas perspectivas teóricas contrapuestas, muchas de las cuales se desarrollan a través de programas de investigación diversos , como los funcionalistas , los teóricos del conflicto y los interaccionistas en sociología. ^{[ 4 ]} Debido a las limitaciones para realizar experimentos controlados con grandes grupos de individuos o situaciones complejas, los científicos sociales pueden adoptar otros métodos de investigación, como el método histórico , los estudios de caso y los estudios transculturales . Además, si se dispone de información cuantitativa, los científicos sociales pueden recurrir a enfoques estadísticos para comprender mejor las relaciones y los procesos sociales. ^{[ 4 ]}

La ciencia formal es un área de estudio que genera conocimiento utilizando sistemas formales . ^{[ 161 ] [ 162 ] [ 163 ]} Un sistema formal es una estructura abstracta utilizada para inferir teoremas a partir de axiomas según un conjunto de reglas. ^{[ 164 ]} Incluye matemáticas, ^{[ 165 ] [ 166 ]} teoría de sistemas y ciencias de la computación teóricas . Las ciencias formales comparten similitudes con las otras dos ramas al basarse en el estudio objetivo, cuidadoso y sistemático de un área del conocimiento. Sin embargo, son diferentes de las ciencias empíricas ya que se basan exclusivamente en el razonamiento deductivo, sin necesidad de evidencia empírica, para verificar sus conceptos abstractos. ^{[ 8 ] [ 167 ] [ 157 ]} Por lo tanto, las ciencias formales son disciplinas a priori y debido a esto, existe desacuerdo sobre si constituyen una ciencia. ^{[ 6 ] [ 168 ]} No obstante, las ciencias formales juegan un papel importante en las ciencias empíricas. El cálculo , por ejemplo, se inventó inicialmente para comprender el movimiento en física. ^{[ 169 ]} Las ciencias naturales y sociales que dependen en gran medida de las aplicaciones matemáticas incluyen la física matemática , ^{[ 170 ]} la química , ^{[ 171 ]} la biología , ^{[ 172 ]} las finanzas , ^{[ 173 ]} y la economía . ^{[ 174 ]}

La ciencia aplicada es el uso del método científico y el conocimiento para alcanzar objetivos prácticos e incluye una amplia gama de disciplinas como la ingeniería y la medicina. ^{[ 175 ] [ 12 ]} La ingeniería es el uso de principios científicos para inventar, diseñar y construir máquinas, estructuras y tecnologías. ^{[ 176 ]} La ciencia puede contribuir al desarrollo de nuevas tecnologías. ^{[ 177 ]} La medicina es la práctica de cuidar a los pacientes manteniendo y restaurando la salud a través de la prevención , el diagnóstico y el tratamiento de lesiones o enfermedades. ^{[ 178 ] [ 179 ]}

Las ciencias aplicadas suelen contrastarse con las ciencias básicas , que se centran en el avance de teorías y leyes científicas que explican y predicen eventos en el mundo natural. ^{[ 180 ] [ 181 ]}

La ciencia computacional aplica simulaciones por computadora a la ciencia, lo que permite una mejor comprensión de los problemas científicos que la que pueden lograr las matemáticas formales por sí solas. El uso del aprendizaje automático y la inteligencia artificial se está convirtiendo en un elemento central de las contribuciones computacionales a la ciencia, por ejemplo, en la economía computacional basada en agentes , los bosques aleatorios , el modelado de temas y diversas formas de predicción. Sin embargo, las máquinas por sí solas rara vez hacen avanzar el conocimiento, ya que requieren la guía humana y la capacidad de razonamiento; además, pueden introducir sesgos contra ciertos grupos sociales o, en ocasiones, tener un rendimiento inferior al de los humanos. ^{[ 184 ] [ 185 ]}

La ciencia interdisciplinaria implica la combinación de dos o más disciplinas en una sola, ^{[ 186 ]} como la bioinformática , una combinación de biología e informática ^{[ 187 ]} o las ciencias cognitivas . El concepto existe desde la antigua Grecia y volvió a popularizarse en el siglo XX. ^{[ 188 ]}

La investigación científica implica el uso del método científico , que busca explicar objetivamente los eventos de la naturaleza de manera reproducible . ^{[ 190 ]} Los científicos suelen dar por sentado un conjunto de supuestos básicos necesarios para justificar el método científico: existe una realidad objetiva compartida por todos los observadores racionales; esta realidad objetiva se rige por leyes naturales ; estas leyes fueron descubiertas mediante observación y experimentación sistemáticas. ^{[ 2 ]} Las matemáticas son esenciales en la formulación de hipótesis , teorías y leyes, porque se utilizan ampliamente en el modelado cuantitativo, la observación y la recopilación de mediciones . ^{[ 157 ] : 3–26} La estadística se utiliza para resumir y analizar datos, lo que permite a los científicos evaluar la fiabilidad de los resultados experimentales. ^{[ 191 ]}

En el método científico, un experimento mental explicativo o hipótesis se presenta como una explicación utilizando principios de parsimonia y se espera que busque la consiliencia  , es decir, que encaje con otros hechos aceptados relacionados con una observación o pregunta científica. ^{[ 192 ]} Esta explicación tentativa se utiliza para hacer predicciones falsables , que normalmente se publican antes de ser probadas mediante experimentación. La refutación de una predicción es evidencia de progreso. ^{[ 190 ] : 4–5 [ 193 ]} La experimentación es especialmente importante en la ciencia para ayudar a establecer relaciones causales y evitar la falacia de correlación , aunque en algunas ciencias como la astronomía o la geología, una observación predicha podría ser más apropiada. ^{[ 194 ]}

Cuando una hipótesis resulta insatisfactoria, se modifica o se descarta. Si la hipótesis supera la prueba, puede incorporarse al marco de una teoría científica , un modelo o marco válido y coherente para describir el comportamiento de ciertos eventos naturales. Una teoría suele describir el comportamiento de conjuntos de observaciones mucho más amplios que una hipótesis; comúnmente, un gran número de hipótesis pueden vincularse lógicamente mediante una sola teoría. Por lo tanto, una teoría es una hipótesis que explica otras hipótesis. En este sentido, las teorías se formulan según la mayoría de los mismos principios científicos que las hipótesis. Los científicos pueden generar un modelo , un intento de describir o representar una observación en términos de una representación lógica, física o matemática, y generar nuevas hipótesis que puedan ser probadas mediante experimentación. ^{[ 195 ]}

Al realizar experimentos para probar hipótesis, los científicos pueden tener preferencia por un resultado sobre otro. ^{[ 196 ] [ 197 ]} La eliminación del sesgo se puede lograr mediante la transparencia, un diseño experimental cuidadoso y un proceso exhaustivo de revisión por pares de los resultados y conclusiones experimentales. ^{[ 198 ] [ 199 ]} Después de que se anuncian o publican los resultados de un experimento, es práctica habitual que los investigadores independientes verifiquen cómo se realizó la investigación y realicen experimentos similares para determinar la fiabilidad de los resultados. ^{[ 200 ]} En su conjunto, el método científico permite una resolución de problemas altamente creativa, minimizando los efectos del sesgo subjetivo y de confirmación . ^{[ 201 ]} La verificabilidad intersubjetiva , la capacidad de alcanzar un consenso y reproducir resultados, es fundamental para la creación de todo conocimiento científico. ^{[ 202 ]}

La investigación científica se publica en diversas publicaciones. ^{[ 203 ]} Las revistas científicas comunican y documentan los resultados de la investigación realizada en universidades y otras instituciones de investigación, sirviendo como registro de la ciencia. Las primeras revistas científicas, Journal des sçavans, seguida de Philosophical Transactions , comenzaron a publicarse en 1665. Desde entonces, el número total de publicaciones periódicas activas ha aumentado constantemente. En 1981, se estimó que existían 11 500 revistas científicas y técnicas en publicación. ^{[ 204 ]}

La mayoría de las revistas científicas abarcan un único campo científico y publican investigaciones dentro de ese campo; la investigación se expresa normalmente en forma de artículo científico . La ciencia se ha vuelto tan omnipresente en las sociedades modernas que se considera necesario comunicar los logros, las novedades y las ambiciones de los científicos a un público más amplio. ^{[ 205 ]}

Los científicos son individuos que realizan investigación científica para avanzar el conocimiento en un área de interés. ^{[ 215 ] [ 216 ]} Los científicos pueden mostrar una gran curiosidad por la realidad y un deseo de aplicar el conocimiento científico en beneficio de la salud pública, las naciones, el medio ambiente o las industrias; otras motivaciones incluyen el reconocimiento de sus pares y el prestigio. ^{[ 217 ]} En la actualidad, muchos científicos estudian en áreas específicas de la ciencia en instituciones académicas , a menudo obteniendo títulos avanzados en el proceso. ^{[ 218 ]} Muchos científicos siguen carreras en diversos campos como la academia, la industria , el gobierno y las organizaciones sin fines de lucro. ^{[ 219 ] [ 220 ] [ 217 ]}

Históricamente, la ciencia ha sido un campo dominado por los hombres, con notables excepciones. Las mujeres han sufrido una considerable discriminación en la ciencia, al igual que en otras áreas de las sociedades dominadas por los hombres. Por ejemplo, con frecuencia se las descartaba para oportunidades laborales y se les negaba el reconocimiento por su trabajo. ^{[ 221 ]} Los logros de las mujeres en la ciencia se han atribuido a su desafío a su rol tradicional como trabajadoras en el ámbito doméstico . ^{[ 222 ]}

Las sociedades científicas para la comunicación y promoción del pensamiento y la experimentación científica han existido desde el Renacimiento. ^{[ 223 ]} Muchos científicos pertenecen a una sociedad científica que promueve su respectiva disciplina científica, profesión o grupo de disciplinas relacionadas. ^{[ 224 ]} La membresía puede estar abierta a todos, requerir credenciales científicas o ser conferida por elección. ^{[ 225 ]} La mayoría de las sociedades científicas son organizaciones sin fines de lucro, ^{[ 226 ]} y muchas son asociaciones profesionales . Sus actividades suelen incluir la celebración de conferencias periódicas para la presentación y discusión de nuevos resultados de investigación y la publicación o patrocinio de revistas académicas en su disciplina. Algunas sociedades actúan como organismos profesionales , regulando las actividades de sus miembros en interés público o en el interés colectivo de los miembros.

La profesionalización de la ciencia, iniciada en el siglo XIX, fue posible en parte gracias a la creación de prestigiosas academias nacionales de ciencias, como la Accademia dei Lincei italiana en 1603, ^{[ 227 ]} la Royal Society británica en 1660, ^{[ 228 ]} la Academia Francesa de Ciencias en 1666, ^{[ 229 ]} la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos en 1863, ^{[ 230 ]} la Kaiser Wilhelm Society alemana en 1911, ^{[ 231 ]} y la Academia China de Ciencias en 1949. ^{[ 232 ]} Organizaciones científicas internacionales, como el Consejo Internacional de la Ciencia , se dedican a la cooperación internacional para el avance de la ciencia. ^{[ 233 ]}

Los premios científicos suelen otorgarse a personas u organizaciones que han realizado contribuciones significativas a una disciplina. A menudo son concedidos por instituciones prestigiosas; por lo tanto, recibirlos se considera un gran honor para un científico. Desde principios del Renacimiento, los científicos han sido frecuentemente premiados con medallas, dinero y títulos. El Premio Nobel, un galardón de gran prestigio, se otorga anualmente a quienes han logrado avances científicos en los campos de la medicina, la física y la química . ^{[ 234 ]}

La financiación de la ciencia suele realizarse mediante un proceso competitivo en el que se evalúan los proyectos de investigación potenciales y solo los más prometedores reciben financiación. Estos procesos, gestionados por gobiernos, empresas o fundaciones, asignan fondos escasos. La financiación total de la investigación en la mayoría de los países desarrollados oscila entre el 1,5 % y el 3 % del PIB. ^{[ 235 ]} En la OCDE , alrededor de dos tercios de la investigación y el desarrollo en los campos científico y técnico son llevados a cabo por la industria, y el 20 % y el 10 %, respectivamente, por las universidades y el gobierno. La proporción de financiación gubernamental es mayor en ciertos campos y predomina en la investigación en ciencias sociales y humanidades . En los países menos desarrollados, el gobierno aporta la mayor parte de los fondos para su investigación científica básica. ^{[ 236 ]}

Muchos gobiernos han creado agencias dedicadas a apoyar la investigación científica, como la National Science Foundation en Estados Unidos, ^{[ 237 ]} el Consejo Nacional de Investigación Científica y Técnica en Argentina, ^{[ 238 ]} la Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation en Australia, ^{[ 239 ]} el Centro Nacional de Investigación Científica en Francia, ^{[ 240 ]} la Sociedad Max Planck en Alemania, ^{[ 241 ]} y el Consejo Nacional de Investigación en España. ^{[ 242 ]} En la investigación y el desarrollo comercial, todas las corporaciones, excepto las más orientadas a la investigación, se centran más en las posibilidades de comercialización a corto plazo que en la investigación impulsada por la curiosidad. ^{[ 243 ]}

La política científica se ocupa de las políticas que afectan la actividad científica, incluyendo la financiación de la investigación , a menudo en pos de otros objetivos de política nacional, como la innovación tecnológica para promover el desarrollo de productos comerciales, el desarrollo de armas, la atención sanitaria y la vigilancia ambiental. La política científica a veces se refiere al acto de aplicar el conocimiento científico y el consenso al desarrollo de políticas públicas. De acuerdo con la preocupación de las políticas públicas por el bienestar de sus ciudadanos, el objetivo de la política científica es considerar cómo la ciencia y la tecnología pueden servir mejor al público. ^{[ 244 ]} Las políticas públicas pueden afectar directamente la financiación de equipos de capital e infraestructura intelectual para la investigación industrial al proporcionar incentivos fiscales a las organizaciones que financian la investigación. ^{[ 205 ]}

La educación científica para el público general está integrada en el currículo escolar y se complementa con contenido pedagógico en línea (por ejemplo, YouTube y Khan Academy), museos, revistas científicas y blogs. Organizaciones científicas importantes, como la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS), consideran que las ciencias forman parte de las tradiciones de las artes liberales, junto con la filosofía y la historia. ^{[ 245 ]} La alfabetización científica se centra principalmente en la comprensión del método científico , las unidades y los métodos de medición , el empirismo , una comprensión básica de la estadística ( correlaciones , observaciones cualitativas frente a cuantitativas , estadística agregada ) y una comprensión básica de los campos científicos fundamentales, como la física, la química , la biología , la ecología, la geología y la computación . A medida que el estudiante avanza en la educación formal , el currículo se vuelve más profundo. Las materias tradicionales que suelen incluirse en el currículo son las ciencias naturales y formales, aunque los movimientos recientes también incluyen las ciencias sociales y aplicadas. ^{[ 246 ]}

Los medios de comunicación se enfrentan a presiones que pueden impedirles representar con precisión las afirmaciones científicas contrapuestas en términos de su credibilidad dentro de la comunidad científica en su conjunto. Determinar la importancia que se debe dar a las diferentes posturas en un debate científico puede requerir una considerable experiencia en la materia. ^{[ 247 ]} Pocos periodistas poseen conocimientos científicos reales, e incluso los reporteros especializados que conocen ciertos temas científicos pueden desconocer otros temas científicos que de repente se les pide que cubran. ^{[ 248 ] [ 249 ]}

Las revistas científicas como New Scientist , Science & Vie y Scientific American satisfacen las necesidades de un público lector mucho más amplio y ofrecen un resumen no técnico de áreas de investigación populares, incluyendo descubrimientos y avances notables en ciertos campos de investigación. ^{[ 250 ]} El género de la ciencia ficción, principalmente la ficción especulativa , puede transmitir las ideas y los métodos de la ciencia al público en general. ^{[ 251 ]} Los esfuerzos recientes para intensificar o desarrollar vínculos entre la ciencia y disciplinas no científicas, como la literatura o la poesía, incluyen el recurso Creative Writing Science desarrollado a través del Royal Literary Fund . ^{[ 252 ]}

Aunque el método científico es ampliamente aceptado en la comunidad científica, algunos sectores de la sociedad rechazan ciertas posturas científicas o se muestran escépticos ante la ciencia. Ejemplos de ello son la noción común de que la COVID-19 no representa una amenaza importante para la salud en Estados Unidos (sostenida por el 39 % de los estadounidenses en agosto de 2021) ^{[ 253 ]} o la creencia de que el cambio climático no constituye una amenaza importante para Estados Unidos (también sostenida por el 40 % de los estadounidenses a finales de 2019 y principios de 2020). ^{[ 254 ]} Los psicólogos han señalado varios factores que impulsan el rechazo de los resultados científicos: ^{[ 255 ]}

• En ocasiones, se considera que las autoridades científicas son inexpertas, poco fiables o parciales .
• Algunos grupos sociales marginados tienen actitudes anticientíficas, en parte porque estos grupos a menudo han sido explotados en experimentos poco éticos . ^{[ 256 ]}
• Los mensajes de los científicos pueden contradecir creencias o valores morales profundamente arraigados.

Las actitudes anticientíficas suelen estar motivadas por el miedo al rechazo en los grupos sociales. Por ejemplo, el cambio climático es percibido como una amenaza solo por el 22 % de los estadounidenses de derecha, pero por el 85 % de los de izquierda. ^{[ 257 ]} Es decir, si alguien de izquierda no considera el cambio climático una amenaza, puede ser objeto de desprecio y rechazo en ese grupo social. De hecho, las personas pueden preferir negar un hecho científicamente aceptado antes que perder o poner en peligro su estatus social. ^{[ 258 ]}

Las actitudes hacia la ciencia suelen estar determinadas por opiniones y objetivos políticos. Se sabe que los gobiernos, las empresas y los grupos de presión utilizan la presión legal y económica para influir en los investigadores científicos. Muchos factores pueden actuar como facetas de la politización de la ciencia, como el antiintelectualismo , las amenazas percibidas a las creencias religiosas y el temor a los intereses comerciales. ^{[ 260 ]} La politización de la ciencia se suele lograr cuando la información científica se presenta de forma que se enfatiza la incertidumbre asociada a la evidencia científica . ^{[ 261 ]} Se han utilizado tácticas como desviar la conversación, no reconocer los hechos y capitalizar la duda sobre el consenso científico para obtener mayor atención sobre puntos de vista que han sido socavados por la evidencia científica. ^{[ 262 ]} Ejemplos de cuestiones que han implicado la politización de la ciencia incluyen la controversia del calentamiento global , los efectos de los plaguicidas en la salud y los efectos del tabaco en la salud . ^{[ 262 ] [ 263 ]}

La crisis de replicación es una crisis sistémica persistente que afecta a diversas áreas de la ciencia. Se ha demostrado que los resultados de una fracción de los estudios científicos no son reproducibles . ^{[ 264 ]} Esta crisis tiene raíces profundas; el término se acuñó a principios de la década de 2010 ^{[ 265 ]} como parte de una creciente conciencia del problema. Un estudio de replicación de 2026 encontró bajas tasas de replicación en las ciencias sociales y del comportamiento ( negocios , economía , educación , ciencias políticas , psicología y sociología ). ^{[ 266 ]} La crisis de replicación representa un importante campo de investigación en metaciencia , que busca mejorar la calidad de toda la investigación científica, la integridad científica y, al mismo tiempo, reducir el desperdicio. ^{[ 267 ]}

El término mala conducta científica se refiere a situaciones como cuando los investigadores han tergiversado intencionalmente sus datos publicados o han dado deliberadamente crédito por un descubrimiento a la persona equivocada. ^{[ 268 ]} Un área de estudio o especulación que se disfraza de ciencia en un intento de reclamar una legitimidad que de otro modo no podría lograr se denomina a veces pseudociencia , ciencia marginal o ciencia basura . ^{[ 269 ] [ 270 ]} El físico Richard Feynman acuñó el término " ciencia de culto al cargo " para los casos en los que los investigadores creen, y a simple vista parecen, que están haciendo ciencia, pero carecen de la honestidad para permitir que sus resultados sean evaluados rigurosamente. ^{[ 271 ]} Varios tipos de publicidad comercial, que van desde la exageración hasta el fraude, pueden entrar en estas categorías. La ciencia ha sido descrita como "la herramienta más importante" para separar las afirmaciones válidas de las inválidas. ^{[ 272 ]} A veces, la investigación puede tener buenas intenciones, pero es incorrecta, obsoleta, incompleta o son exposiciones demasiado simplificadas de ideas científicas.

La libertad académica puede verse reducida por la censura científica causada por gobiernos, instituciones, otros científicos o la autocensura. ^{[ 273 ]} Se ha descubierto que algunos científicos justifican la censura científica con el argumento de evitar daños . ^{[ 273 ]} También puede existir un elemento de sesgo político o ideológico en la ciencia. Se ha descubierto que los científicos de algunos países tienen un sesgo en sus preferencias políticas en comparación con la población general. ^{[ 274 ]} El sesgo político promedio de un campo científico puede cambiar con el tiempo y puede explicarse mediante la interacción campo-entorno y el sesgo de autoselección . ^{[ 275 ]} El activismo científico que se superpone con la defensa política puede disminuir la credibilidad de la ciencia. ^{[ 276 ]}