(Ciencias de Joseleg)( Biología)( Introducción y biología celular)(Iniciando en Ciencias Naturales) (Introducción)(Historia de las ciencias)(Epistemología de las ciencias)(Teorías, fenómenos e hipótesis)(de los experimentos a las leyes)(La humanidad de la ciencia)(Las principales ciencias de la naturaleza)(Referencias bibliográficas)(Versión documento word)
Algunos estudiosos rastrean
los orígenes de la ciencia natural desde las sociedades humanas
pre-alfabetizadas, donde la comprensión del mundo natural era necesaria para la
supervivencia (Grant & Grant,
2007). Las personas observaron y acumularon conocimiento sobre el
comportamiento de los animales y la utilidad de las plantas como alimento y
medicina, que se transmitió de generación en generación (Grant & Grant,
2007). Estos entendimientos primitivos dieron paso a una investigación más
formalizada alrededor de 3500 a 3000 aC en las culturas de Mesopotamia y el
Antiguo Egipto, que produjo la primera evidencia escrita conocida de la
filosofía natural, el precursor de la ciencia natural. Si bien los escritos
muestran un interés en la astronomía, las matemáticas y otros aspectos del
mundo físico, el objetivo final de la investigación sobre el funcionamiento de
la naturaleza fue en todos los casos religioso o mitológico (Grant & Grant,
2007).
Figura 1. Tales de Mileto. Es reconocido como el primer
filósofo, y el primero en aplicar el principio de explicaciones naturales para
fenómenos naturales sin acudir a los dioses, propio del pensamiento científico
moderno.
Una tradición de
investigación científica también surgió en la antigua China, donde los alquimistas
y filósofos taoístas experimentaron con elixires para extender la vida y curar
dolencias. Se enfocaron en el yin y el yang, o elementos contrastantes en la
naturaleza; el yin se asoció con la feminidad y la frialdad, mientras que el
yang se asoció con la masculinidad y la calidez. Las cinco fases (fuego,
tierra, metal, madera y agua) describieron un ciclo de transformaciones en la
naturaleza. El agua se convirtió en madera, que se convirtió en fuego cuando se
quemó. Las cenizas dejadas por el fuego eran tierra. Utilizando estos
principios, los filósofos y médicos chinos exploraron la anatomía humana,
caracterizando los órganos predominantemente yin o yang y comprendieron la
relación entre el pulso, el corazón y el flujo de sangre en el cuerpo siglos antes
de que fuera aceptado en Occidente (Ledoux, 2002).
Poca evidencia sobrevive de
cómo las antiguas culturas indias alrededor del río Indo entendían la
naturaleza, pero algunas de sus perspectivas pueden reflejarse en los Vedas, un
conjunto de textos sagrados hindúes. Revelan una concepción del universo en
constante expansión y que constantemente se recicla y reforma. Los cirujanos en
la tradición ayurvédica vieron la salud y la enfermedad como una combinación de
tres humores: viento, bilis y flema. Una vida sana fue el resultado de un
equilibrio entre estos humores. En el pensamiento ayurvédico, el cuerpo consistía
en cinco elementos: tierra, agua, fuego, viento y espacio vacío. Los cirujanos
ayurvédicos realizaron cirugías complejas y desarrollaron una comprensión
detallada de la anatomía humana (Ledoux, 2002).
Los filósofos
presocráticos en la cultura griega antigua llevaron la filosofía natural un
paso más cerca de la investigación directa sobre causa y efecto en la naturaleza
entre 600 y 400 aC, aunque permaneció un elemento de magia y mitología. Los
fenómenos naturales como los terremotos y los eclipses se explicaron cada vez
más en el contexto de la naturaleza en vez de atribuirse a dioses enojados (Grant & Grant,
2007). Tales de Mileto, el primer filósofo que vivió
entre el 625 y el 546 aC, explicó los terremotos al teorizar que el mundo
flotaba en el agua y que el agua era el elemento fundamental en la naturaleza.
En el siglo V a. C., Leucipo fue uno de los primeros exponentes del atomismo, la idea de que el mundo está compuesto de partículas fundamentales indivisibles. Pitágoras aplicó las innovaciones griegas en matemáticas a la astronomía, y sugirió que la tierra era esférica (Barr, 2014).
Figura 2. Aristóteles. Formuló uno de los mecanismos
principales de la ciencia, la lógica, sin embargo, muchas de sus conclusiones
se basaron en análisis cualitativo que llevó a conclusiones erradas sobre la
naturaleza que fueron tomadas casi como verdades por casi 2000 años.
Posteriormente,
el pensamiento socrático y platónico se centró en la ética, la moral y el arte
y no intentó una investigación del mundo físico; Platón criticó a los
pensadores presocráticos como materialistas y antirreligiosos. Aristóteles, sin
embargo, un estudiante de Platón que vivió entre 384 y 322 aC, prestó más
atención al mundo natural en su filosofía. En su Historia de los animales,
describió el funcionamiento interno de 110 especies, incluida la raya, el bagre
y la abeja. Investigó embriones de pollo al romper huevos abiertos y
observarlos en diversas etapas de desarrollo. Las obras de Aristóteles fueron
influyentes durante el siglo XVI, y se le considera el abuelo de la biología
por su trabajo pionero en esa ciencia. También presentó filosofías sobre física
y astronomía usando el razonamiento inductivo en sus trabajos Física y
Meteorología (Grant
& Grant, 2007).
Mientras que Aristóteles
consideraba la filosofía natural más seriamente que sus predecesores, la enfocó
como una rama teórica de la ciencia. Aun así, inspirado por su trabajo, los
filósofos de la antigua Roma de principios del siglo I d. C., incluidos
Lucrecio, Séneca y Plinio el Viejo, escribieron tratados que trataban las
reglas del mundo natural en diversos grados de profundidad. Muchos neoplatonistas
romanos antiguos de los siglos III al VI también adaptaron las enseñanzas de
Aristóteles sobre el mundo físico a una filosofía que enfatizaba el
espiritismo. Los primeros filósofos medievales, incluyendo Macrobio, Calcidio y
Martianus Capella, también examinaron el mundo físico, en gran medida desde una
perspectiva cosmológica y cosmográfica, presentando teorías sobre la
disposición de los cuerpos celestes y los cielos, que se postularon como
compuestos de éter (Grant
& Grant, 2007).
Las obras de
Aristóteles sobre filosofía natural continuaron siendo traducidas y estudiadas
en medio del surgimiento del Imperio bizantino y el Califato abasí (Grant
& Grant, 2007). En el Imperio bizantino, John
Philoponus, un comentarista aristotélico alejandrino y teólogo cristiano, fue
el primero que cuestionó la enseñanza de la física de Aristóteles. A diferencia
de Aristóteles, que basó su física en el argumento verbal, Philoponus en cambio
se basó en la observación y defendió la observación en lugar de recurrir a la
argumentación verbal (Philoponus,
1887). Él introdujo la teoría del ímpetu. La
crítica de John Philoponus a los principios aristotélicos de la física sirvió
de inspiración para Galileo Galilei durante la Revolución Científica. Un
renacimiento en las matemáticas y la ciencia tuvo lugar durante la época del
Califato Abasí del siglo noveno en adelante, cuando los eruditos musulmanes se
expandieron sobre la filosofía natural griega e india (Lindberg,
2010). Las palabras alcohol, álgebra y cenit
tienen raíces árabes y muy probablemente algunas de las leyes naturales más
antiguas, como la ley de Snell (Barr,
2014).
Las obras de Aristóteles y otras filosofías naturales
griegas no llegaron a Occidente hasta mediados del siglo XII, cuando las obras
se tradujeron del griego y el árabe al latín. El desarrollo de la civilización
europea más tarde en la Edad Media trajo consigo más avances en la filosofía
natural.
Los inventos europeos como la herradura, el collar de caballo y la rotación de cultivos permitieron un rápido crecimiento de la población, dando paso a la urbanización y la fundación de escuelas conectadas a monasterios y catedrales en la Francia actual e Inglaterra. Con la ayuda de las escuelas, se desarrolló un enfoque de la teología cristiana que buscaba responder preguntas sobre la naturaleza y otros temas utilizando la lógica.
Figura 3. La alquímica árabe. Durante la edad media, fueron los árabes islámicos quienes preservaron los avances científicos de los griegos, egipcios y de los pueblos del cercano oriente; posteriormente los mejoraron, con nuevas palabras, nuevas ideas y nuevos instrumentos, de ellos provienen términos como alquimia, alambique, álgebra, algoritmo entre otros.
Figura 4. La muerte de Hipatia. Las relaciones entre el
cristianismo y los científicos siempre han sido complejas, a finales de la edad
antigua y principios de la edad media tenemos el ejemplo de la muerte de la
filósofa, matemática y astrónoma alejandrina Hipatia a manos de una turba de
fanáticos instigados por el obispo local.
Este enfoque, sin embargo,
fue visto por algunos detractores como una herejía. En el siglo XII, los
eruditos y filósofos de Europa Occidental entraron en contacto con un cuerpo de
conocimiento del que previamente habían sido ignorantes: un gran corpus de
obras en griego y árabe que fueron conservadas por eruditos islámicos. A través
de la traducción al latín, Europa Occidental fue presentada a Aristóteles y su
filosofía natural. Estas obras fueron enseñadas en nuevas universidades en
París y Oxford a principios del siglo XIII, aunque la práctica fue mal vista
por la iglesia católica. Un decreto 1210 del Sínodo de París ordenó que
"no se dicten conferencias en París, ni pública ni privadamente,
utilizando los libros de Aristóteles sobre filosofía natural o los comentarios,
y prohibimos todo esto bajo pena de excomunión" (Grant & Grant,
2007).
A finales de la Edad Media,
el filósofo español Dominicus Gundissalinus tradujo un tratado del estudioso
persa Al-Farabi titulado On the Sciences
in Latin, que denominaba el estudio de la
mecánica de la naturaleza
Figura 5. San Alberto Magno. No todo el cristianismo se
opone al estudio de las ciencias, de hecho, los obispos de Roma fueron
conocidos por financiar a eruditos locales, e incluso dos doctores de la
iglesia fueron conocidos por su apoyo a la independencia del trabajo científico
con respecto a la teología, San Alberto Magno y Santo Tomas de Aquino.
Filósofos posteriores hicieron sus propias clasificaciones de las ciencias naturales. Robert Kilwardby escribió Sobre el orden de las ciencias en el siglo XIII que clasificaba la medicina como una ciencia mecánica, junto con la agricultura, la caza y el teatro, mientras que definía la ciencia natural como la ciencia que trata con cuerpos en movimiento. Roger Bacon, un fraile y filósofo inglés, escribió que la ciencia natural se ocupaba de "un principio de movimiento y descanso, como en las partes de los elementos fuego, aire, tierra y agua, y en todas las cosas inanimadas hechas de ellos". Estas ciencias también cubrieron plantas, animales y cuerpos celestes. Más tarde en el siglo XIII, el sacerdote y teólogo católico Santo Tomas de Aquino definió la ciencia natural como tratar con "seres móviles" y "cosas que dependen de la materia no solo para su existencia, sino también para su definición". Hubo amplio acuerdo entre los eruditos en la época medieval que las ciencias naturales trataban de cuerpos en movimiento, aunque había división sobre la inclusión de campos que incluían medicina, música y perspectiva. Los filósofos consideraron cuestiones como la existencia de un vacío, si el movimiento podría producir calor, los colores del arco iris, el movimiento de la tierra, si existen sustancias químicas elementales y en qué parte de la atmósfera se forma la lluvia (Grant & Grant, 2007).
Figura 6. Johannes Kepler. Inició su investigación con
una presuposición teológica de que los planetas se mueven en círculos perfectos
alrededor del Sol, poro posteriormente, gracias al análisis matemático tuvo el
coraje de abandonar este presupuesto en favor de un modelo elíptico. Los
científicos comúnmente cambian sus puntos de vista para ajustarse a los datos,
ese es el motor del mejoramiento.
En los siglos
finales de la Edad Media, la ciencia natural a menudo se mezcló con filosofías
sobre la magia y el ocultismo. La filosofía natural apareció en una amplia gama
de formas, desde tratados hasta enciclopedias y comentarios sobre Aristóteles.
La interacción entre la filosofía natural y el cristianismo fue compleja
durante este período; algunos teólogos tempranos, incluso Tatian y Eusebius,
consideraron la filosofía natural un afloramiento de la ciencia griega pagana y
sospecharon de ella. Aunque algunos filósofos cristianos posteriores, incluido
Tomás de Aquino, llegaron a ver las ciencias naturales como un medio para
interpretar las escrituras, esta sospecha persistió hasta los siglos XII y
XIII. La Condena de 1277, que prohibió establecer la filosofía a un nivel igual
a la teología y el debate de constructos religiosos en un contexto científico,
mostró la persistencia con la que los líderes católicos resistieron el
desarrollo de la filosofía natural incluso desde una perspectiva teológica.
Santo Tomás de Aquino y San Alberto Magno, otro teólogo católico de la época,
buscaron distanciar la teología de la ciencia en sus obras. "No veo cuál
es la interpretación que tiene Aristóteles de la enseñanza de la fe",
escribió en 1271 (Grant & Grant,
2007).
En los siglos XVI y XVII, la filosofía natural experimentó una evolución más allá del comentario sobre Aristóteles a medida que se descubría y traducía más filosofía griega primitiva. La invención de la imprenta en el siglo XV, la invención del microscopio y el telescopio y la Reforma Protestante alteraron fundamentalmente el contexto social en el que evolucionó la investigación científica en Occidente. El descubrimiento de Cristóbal Colón de un mundo nuevo cambió las percepciones sobre la composición física del mundo, mientras que las observaciones de Copérnico, Tyco Brahe y Galileo dieron una imagen más precisa del sistema solar como heliocéntrico y probaron que muchas de las teorías de Aristóteles sobre los cuerpos celestes eran falsas. Varios filósofos del siglo XVII, como Thomas Hobbes, John Locke y Francis Bacon, rompieron el pasado al rechazar abiertamente a Aristóteles y sus seguidores medievales, calificando su enfoque de la filosofía natural como superficial (Grant & Grant, 2007).
Figura 7. sir Isaac Newton. En su obra, Principios
Matemáticos de Filosofía Natural, sir Isaac Newton sienta las bases de la
ciencia moderna; un intento de modelar la naturaleza en base a procesos
analíticos basados en la matemática; de aquí en adelante, una ciencia verdadera
deberá estar matematizada, de lo contrario se la considerará una técnica u oficio
de segundo nivel.
Los títulos de la obra de
Galileo Las dos Nuevas Ciencias y la Nueva Astronomía de Johannes Kepler
subrayaron la atmósfera de cambio que se produjo en el siglo XVII cuando
Aristóteles fue despedido en favor de nuevos métodos de investigación del mundo
natural. Bacon fue instrumental en popularizar este cambio; argumentó que la
gente debería usar las artes y las ciencias para ganar dominio sobre la
naturaleza. Para lograr esto, escribió que "la vida humana [debe] estar
dotada de nuevos descubrimientos y poderes". Definió la filosofía natural
como "el conocimiento de Causas y movimientos secretos de las cosas, y
ampliando los límites del Imperio Humano, a la realización de todas las cosas
posibles". Bacon propuso una investigación científica respaldada por el
estado y alimentada por la investigación colaborativa de científicos, una
visión que no tenía precedentes en su alcance, ambición y forma en ese momento.
Los filósofos naturales llegaron a ver a la naturaleza cada vez más como un mecanismo
que podía desmontarse y entenderse, como un reloj complejo. Los filósofos
naturales como Isaac Newton, Evangelista Torricelli y Francesco Redi realizaron
experimentos centrados en el flujo de agua, midiendo la presión atmosférica
utilizando un barómetro y refutando la generación espontánea. Las sociedades
científicas y las revistas científicas surgieron y se propagaron ampliamente a
través de la imprenta, desencadenando la revolución científica. Newton en 1687
publicó su Principios Matemáticos de Filosofía Natural, o Principia Mathematica, que sentó las bases para las leyes físicas que se mantuvieron vigentes
hasta el siglo XIX. Principia sentó las bases que se habían ido sentando desde
principios del siglo de 1600, entender el mundo desde una perspectiva
matemática, empleando las leyes del álgebra para hacer predicciones precisas e
irrefutables de los fenómenos físicos, lo cual le daría a los filósofos
naturales un poder, el poder de la profecía, pero una profecía precisa,
cuantificable, la predicción científica. Con el poder de la predicción
científica precisa nace un nuevo tipo de investigador de la ciencia natural, lo
que llamamos el científico (Grant & Grant,
2007).
Algunos estudiosos modernos, como Andrew Cunningham, Perry Williams y Floris Cohen, argumentan que la filosofía natural no es propiamente llamada ciencia, y que la investigación científica genuina comenzó solo con la revolución científica. Según Cohen, "la emancipación de la ciencia desde una entidad global llamada 'filosofía natural' es una característica definitoria de la Revolución Científica". Otros historiadores de la ciencia, incluido Edward Grant, afirman que la revolución científica que floreció en el siglo XVII , Los siglos XVIII y XIX ocurrieron cuando los principios aprendidos en las ciencias exactas de la óptica, la mecánica y la astronomía comenzaron a aplicarse a cuestiones planteadas por la filosofía natural. Grant argumenta que Newton intentó exponer la base matemática de la naturaleza -las reglas inmutables que obedecía- y al hacerlo se unió a la filosofía natural y las matemáticas por primera vez, produciendo una obra temprana de la física moderna (Grant & Grant, 2007).
Figura 8. Robert Boyle. Aunque Robert Boyle no
matematizo la química, si la separó de las explicaciones religiosas, por lo que
se considera uno de los primeros químicos modernos.
La revolución científica, que
comenzó a consolidarse en el siglo XVII, representó una ruptura aguda con los
modos de investigación aristotélicos. Uno de sus principales avances fue el uso
del método científico para investigar la naturaleza. Se recogieron datos y se
realizaron mediciones repetibles en experimentos. Luego, los científicos
formaron hipótesis para explicar los resultados de estos experimentos. La
hipótesis fue luego probada usando el principio de falsabilidad para probar o
refutar su precisión. Las ciencias naturales siguieron llamándose filosofía
natural, pero la adopción del método científico llevó a la ciencia más allá del
dominio de la conjetura filosófica e introdujo una forma más estructurada de
examinar la naturaleza (Barr, 2014).
Newton, un matemático y
físico inglés, fue la figura fundamental en la revolución científica.
Inspirándose en los avances hechos en astronomía por Copérnico, Brahe y Kepler,
Newton derivó la ley universal de la gravitación y las leyes del movimiento.
Estas leyes se aplicaron tanto en la Tierra como en el espacio exterior,
unificando dos esferas del mundo físico que anteriormente se creía que
funcionaban independientemente unas de otras, de acuerdo con reglas físicas
separadas. Newton, por ejemplo, demostró que las mareas fueron causadas por la
atracción gravitacional de la luna. Otro de los avances de Newton fue hacer de
las matemáticas una poderosa herramienta explicativa para los fenómenos naturales.
Si bien los filósofos naturales utilizaron durante mucho tiempo las matemáticas
como un medio de medición y análisis, sus principios no se usaron como un medio
para comprender la causa y el efecto en la naturaleza hasta Newton (Grant & Grant,
2007).
En el siglo XVIII y XIX,
científicos como Charles-Augustin de Coulomb, Alessandro Volta y Michael
Faraday se basaron en la mecánica newtoniana explorando el electromagnetismo o
la interacción de fuerzas con cargas positivas y negativas sobre partículas
cargadas eléctricamente. Faraday
propuso que las fuerzas en la naturaleza operaban en "campos" que
llenaban el espacio. La idea de campos contrastaba con la construcción
newtoniana de la gravitación como simplemente "acción a distancia", o
la atracción de objetos sin nada en el espacio entre ellos para intervenir.
James Clerk Maxwell en el siglo XIX unificó estos descubrimientos en una teoría
coherente de la electrodinámica. Usando ecuaciones matemáticas y
experimentación, Maxwell descubrió que el espacio estaba lleno de partículas
cargadas que podían actuar sobre sí mismas y entre sí, y que eran un medio para
la transmisión de ondas cargadas (Grant & Grant,
2007).
Avances significativos en
química también tuvieron lugar durante la revolución científica. Antoine
Lavoisier, un químico francés, refutó la teoría del flogisto, que postulaba que
las cosas ardían liberando "flogisto" en el aire. Joseph Priestley
descubrió el oxígeno en el siglo XVIII, pero Lavoisier descubrió que la
combustión era el resultado de la oxidación. También construyó una tabla de 33
elementos e inventó la nomenclatura química moderna. La ciencia biológica
formal permaneció en su infancia en el siglo XVIII, cuando el foco estaba en la
clasificación y categorización de la vida natural (Grant & Grant,
2007). Este crecimiento en la historia natural fue liderado por Carl
Linnaeus, cuya taxonomía de 1735 del mundo natural todavía está en uso. Linneo
en la década de 1750 introdujo nombres científicos para todas sus especies (Manktelow, 2010).
En el siglo XIX, el estudio de la ciencia había entrado en el ámbito de profesionales e instituciones. Al hacerlo, gradualmente adquirió el nombre más moderno de la ciencia natural. El término científico fue acuñado por William Whewell en una revisión de 1834 de On Somerville's On the Connexion of the Sciences (Holmes, 2015). Pero la palabra no entró en uso general hasta casi el final del mismo siglo. Durante este mismo siglo, la ciencia biológica formal adquirió su estatus de ciencia madura, con la separación con el pensamiento mitológico gracias a las obras de Charles Darwin, Gregor Mendel, August Weismann, Hugo de Vries y Carl Correns (Kutschera & Niklas, 2004). Hacia el siglo XX tanto las ciencias físicas como las biológicas impactaron directamente en la tecnología, y el estilo de vida de los seres humanos.
Figura 9. Charles Darwin. Separó a los estudios de los
seres vivos de sus explicaciones religiosas, por lo que se lo considera uno de
los padres de la biología como ciencia moderna.
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