Aunque todas las tesis doctorales se apoyan en el método científico, no siempre es posible aplicar en ellas el método experimental. La investigación experimental es frecuente en tesis doctorales de ciencias biosanitarias, física y algunos proyectos de ingeniería, aquellas en las que se busca una relación causa-efecto o explicar de manera detallada y cuantificable cómo suceden las cosas.
Hoy vamos a ver con detalle en qué consiste el método científico experimental y cómo puede aplicarse en la elaboración de una tesis doctoral.
Qué es una investigación experimental
En la investigación experimental manipulamos una o más variables de estudio, para controlar el aumento o disminución de esas variables y su efecto en los fenómenos o conductas observados.
Un experimento consiste en hacer cambios en el valor de una variable (variable independiente) y observar su efecto en otra variable (variable dependiente). Esto se lleva a cabo en condiciones rigurosamente controladas, con el fin de describir de qué manera o por qué causa se produce un fenómeno o acontecimiento particular.
Además, podemos diseñar experimentos diferentes, para lograr ir cambiando cuál es la variable independiente.
Para qué sirve la investigación experimental
Los métodos experimentales son los adecuados para poner a prueba hipótesis de relaciones causales.
Si alguien ajeno al método científico nos pregunta para qué sirve la investigación experimental, podemos responderle de forma escueta con una frase: para determinar si hay motivos de peso o no para aceptar o rechazar una posible explicación a un fenómeno o unos hechos observables, tras repetir las condiciones y tomar medidas con experimentos rigurosos y tratar los datos numéricos obtenidos.
Cómo utilizar un método experimental en una tesis doctoral
Si has cursado un grado y un máster en Física, Química o Matemáticas, incluso en alguna ingeniería, el método experimental será algo que tengas tan interiorizado como para aplicarlo sin ser consciente de ello. Si tus estudios tienen que ver con las ciencias de la vida o las humanidades, el método experimental será una forma más de trabajar.
Vamos a ver, de manera resumida y sin jerga científico-tecnológica, cómo aplicarlo en el mejor de los escenarios: cuando hemos formulado una ley y esta ha sido aceptada.
Observación
El punto de partida son siempre los hechos o fenómenos que la ciencia pretende explicar. Por ejemplo, la variación de la solubilidad de un gas en un líquido al modificar la temperatura.
Formulación de hipótesis
Los hechos, por sí mismos, no dicen nada. Hemos de saber interpretarlos y, para ello, formulamos hipótesis. Lo ideal es que cada hipótesis vaya acompañada de una fórmula matemática o una escala de valores. Las hipótesis formuladas serán puestas a prueba para ver si las aceptamos o rechazamos y, en ambos casos, sumaremos nuestros resultados al conocimiento universal
Contrastación
Con la experimentación, confirmamos o refutamos las hipótesis planteadas, evaluándolas una a una.
Para ello, hemos de realizar un número de veces cada experimento. Primero trabajaremos en las condiciones en las que hemos realizado las observaciones. Lo ideal es lograr modificar cuantas más variables mejor, haciéndolas ser la variable independiente con el experimento adecuado, para establecer si nuestras hipótesis son de cumplimiento general o solo se pueden aplicar a un intervalo de valores.
Como ejemplo, en Mecánica de Fluidos existen leyes y ecuaciones para el flujo laminar (muy lento), para el flujo turbulento (muy rápido) y también se trabaja de otra forma en la zona de transición entre ambos modelos. Esto es así porque el paso de uno a otro se da de forma gradual, a diferencia de lo que sucede con los estados de agregación de la materia o al hablar de movimiento y reposo.
Verificación o refutación
La experimentación es el medio para corroborar o refutar una hipótesis. Si la hipótesis es verificada, entonces se acepta como una ley de la naturaleza (al menos hasta que no sea desmentida por un nuevo experimento). Si no se verifica, se debe rechazar y hay que formular una nueva hipótesis.
Incluso en el peor de los escenarios, cuando el tiempo y las instalaciones de tu tesis no te permitan formular más de un número discreto de hipótesis y todas sean refutadas, tu investigación puede ser de utilidad para futuras tesis y para formular nuevas teorías, o para desmentir algunas que veníamos dando como válidas.
Formulación de la ley correspondiente
Una hipótesis aceptada predecirá lo que se espera que ocurra en un experimento, con un determinado nivel de significación. El nivel de significación nos permite cuantificar la fiabilidad de nuestras afirmaciones al aceptar o rechazar hipótesis.
Si la hipótesis es verificada, entonces se puede construir una ley, que es una generalización de la hipótesis a todo un ámbito de la realidad, mediante la inducción.
No todas las tesis doctorales consiguen formular una ley, por lo que desde este punto explicamos el método experimental para el mejor de los escenarios posibles.
Inclusión de la ley en una teoría
Una teoría es un conjunto de leyes verificadas que intentan dar una explicación de cómo son las cosas, en general. Por ejemplo, la ley de la gravitación universal se inscribe en la teoría de la mecánica clásica.
La investigación experimental puede proporcionarnos resultados tan fiables como para hacer que merezca la pena intentar adaptar la mayor parte de las tesis doctorales a este método de trabajo.
El método experimental busca explicar cómo o por qué sucede un fenómeno. Si esta explicación resulta aceptada y es general, habremos establecido una ley, que a su vez formará parte de una teoría o modelo y se sumará al conocimiento común o universal. No siempre es posible llegar tan lejos, pero lograr rechazar ciertas hipótesis que venían siendo aceptadas antes como válidas también es una contribución importante para el saber colectivo.