Enfoques científicos en ciencias biológicas, terrestres y físicas

El proceso de la ciencia

¿Alguna vez realizaste experimentos de química en la escuela? O tal vez hiciste un viaje de campo y estudiaste el agua del estanque. ¿Recuerda qué tipo de técnicas o equipo utilizó?

La ciencia es más que una asignatura que se estudia en la escuela. El proceso de la ciencia es la investigación sistemática del mundo natural. Por lo tanto, los científicos deben hacer observaciones, proponer hipótesis o ideas educadas sobre las observaciones y probarlas repetidamente.

Hay muchos métodos diferentes que utilizan los científicos para recopilar datos y realizar experimentos, ¡y cada día se desarrollan nuevos! Exploremos cómo pueden diferir entre disciplinas.

Ciencias de la vida

Es fácil evocar una idea de cómo los biólogos hacen su trabajo: puedes imaginar a un científico agachado detrás de un arbusto, mirando a través de binoculares a un animal y escribiendo notas en una tableta. O tal vez imagina a un científico con una bata blanca de laboratorio flotando sobre un microscopio, o un científico poniéndose un chaleco salvavidas y tirando un recipiente con muestras de agua de mar por el costado de un bote. Todas estas imágenes son ciertas para los biólogos.

Gran parte de las ciencias de la vida se lleva a cabo como investigación de campo , en la que los investigadores observan y miden los seres vivos en su hábitat natural. Esto puede implicar una gran cantidad de tiempo y paciencia, y asegurarse de que su presencia no cambie el comportamiento de sus sujetos.

El desafío de la investigación de campo es que es difícil de controlar y muchas variables diferentes pueden afectar las observaciones. La otra cara de ese desafío es que los investigadores pueden estudiar sujetos vivos in situ , es decir, su estado más natural e inalterado .

Los biólogos, como Paul Ehrlich, a menudo estudian sus temas en el campo.

Las ciencias de la vida también pueden incluir investigación de laboratorio , especialmente para microbiólogos, científicos que estudian seres vivos microscópicos. Dependen del uso de microscopios y de un entorno estéril lo más limpio y libre de contaminación posible, lo que se puede asegurar mejor en un laboratorio.

La desventaja de la investigación de laboratorio es que los sujetos están in vitro , es decir, fuera de su entorno natural , y pueden no ser física o conductualmente iguales que si estuvieran en sus hábitats naturales. Aparte de la microbiología, el trabajo de laboratorio en las ciencias de la vida puede incluir la observación de especímenes vivos o preservados in vitro, la disección de organismos y la química con biomoléculas, ¡por nombrar algunos!

Algunos biólogos trabajan en un laboratorio, como este microbiólogo.

ciencia de la Tierra

¡Estudiar cómo funciona la Tierra parece un trabajo sucio! Puede ser de muchas formas. Pero la mayor parte de la investigación en ciencias de la Tierra en realidad se lleva a cabo en un laboratorio o en una computadora. Los científicos que exploran el funcionamiento físico de la Tierra incluyen principalmente geólogos, geofísicos y climatólogos. Estos científicos utilizan una combinación de métodos de campo y de laboratorio en sus estudios, y también dependen en gran medida de sensores remotos , instrumentos de recopilación de datos controlados de forma remota y modelos informáticos para realizar sus investigaciones.

Los satélites se utilizan para recopilar datos de forma remota para que los científicos de la Tierra los analicen.

Por ejemplo, un geólogo que estudia el movimiento de las placas continentales podría tomar medidas de rocas en el campo, llevar una muestra de roca o tierra a un laboratorio para su análisis posterior y también dependería de instrumentos remotos y modelos de computadora.

Un climatólogo depende en gran medida de las imágenes de satélite y las boyas de los instrumentos para recopilar datos sobre las condiciones meteorológicas y de la superficie del océano. Una vez que han recopilado los datos, los modelos informáticos pueden crear imágenes y gráficos en 3D de los datos y los investigadores pueden ejecutar modelos predictivos para probar sus hipótesis.

Los geólogos pueden tomar medidas de campo antes de analizar los datos en un laboratorio o en una computadora.

Física

La física depende de modelos matemáticos y modelos informáticos predictivos. Tendemos a pensar en los físicos como bolas de metal que giran mientras escriben ecuaciones largas en una pizarra. Esto es parcialmente cierto, pero la mayoría de los físicos de hoy están estudiando

• física teórica, aplicando modelos matemáticos a las teorías de cómo funcionan las propiedades físicas realmente abstractas,
• astrofísica, la física de los objetos en el espacio, o
• física de partículas, el estudio de cómo se comportan las partículas muy pequeñas.

El estudio de la astrofísica depende de una combinación de datos satelitales y modelos informáticos, y la física de partículas a menudo implica equipos de laboratorio muy complejos, como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el laboratorio del CERN en Suiza, que choca partículas subatómicas entre sí a altas velocidades.

Los aceleradores de partículas, como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), se utilizan para estudiar la física de partículas.

Química

Los químicos realizan la mayor parte de su investigación en un laboratorio. Estudian cómo reaccionan diferentes sustancias y utilizan diversas tecnologías informáticas para analizar y modelar sus resultados. Los investigadores que estudian la química ambiental pueden tomar muestras de campo, digamos de los niveles de toxinas en las vías fluviales, y luego analizar esas muestras en un laboratorio. La mayor parte de la química es trabajo de laboratorio, aunque el análisis y modelado de los resultados requiere una variedad de bases de datos y ecuaciones matemáticas.

Los químicos realizan la mayor parte de su trabajo en un entorno de laboratorio controlado.

Resumen de la lección

Las diferentes disciplinas científicas utilizan diferentes enfoques, particularmente en las ciencias de la vida, la tierra y la física.

• Los biólogos llevan a cabo una gran cantidad de investigaciones de campo , observando seres vivos en sus entornos naturales o in situ . Algunos científicos de la vida dependen más de la investigación de laboratorio , que proporciona un lugar de trabajo más controlado y estéril, aunque los organismos se observan in vitro , fuera de su estado natural.
• Los científicos de la tierra tienden a depender de sensores remotos para recopilar datos, a partir de los cuales hacen modelos predictivos utilizando programas de computadora.
• Los físicos dependen en gran medida de los modelos matemáticos para estudiar cómo se comportan los objetos, desde los muy pequeños (física de partículas) hasta los muy grandes (astrofísica), así como equipos avanzados como satélites o colisionadores de partículas .
• Los químicos realizan la mayor parte de su trabajo en un laboratorio, aunque pueden recolectar muestras en el campo.

Estos son solo algunos ejemplos, y cada día surgen nuevos métodos de estudio del mundo natural.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador