Experimento

Los experimentos pueden clasificarse según una serie de dimensiones, en función de las normas y estándares profesionales de los distintos campos de estudio. En algunas disciplinas (por ejemplo, la psicología o las ciencias políticas), un «verdadero experimento» es un método de investigación social en el que hay dos tipos de variables. El experimentador manipula la variable independiente y mide la variable dependiente. La característica significativa de un experimento verdadero es que asigna aleatoriamente a los sujetos para neutralizar el sesgo del experimentador, y asegura, a lo largo de un gran número de iteraciones del experimento, que controla todos los factores de confusión.

Experimentos controladosEditar

Un experimento controlado suele comparar los resultados obtenidos a partir de muestras experimentales frente a muestras de control, que son prácticamente idénticas a la muestra experimental excepto en el aspecto cuyo efecto se está probando (la variable independiente). Un buen ejemplo sería un ensayo con medicamentos. La muestra o grupo que recibe el fármaco sería el grupo experimental (grupo de tratamiento); y el que recibe el placebo o tratamiento habitual sería el de control. En muchos experimentos de laboratorio es una buena práctica tener varias muestras replicadas para la prueba que se está realizando y tener un control positivo y un control negativo. Los resultados de las muestras repetidas pueden promediarse a menudo, o si una de las repeticiones es obviamente inconsistente con los resultados de las otras muestras, puede descartarse como resultado de un error experimental (algún paso del procedimiento de la prueba puede haberse omitido por error para esa muestra). La mayoría de las veces, las pruebas se realizan por duplicado o por triplicado. Un control positivo es un procedimiento similar a la prueba experimental real, pero que se sabe por experiencia previa que da un resultado positivo. Un control negativo se sabe que da un resultado negativo. El control positivo confirma que las condiciones básicas del experimento pudieron producir un resultado positivo, incluso si ninguna de las muestras experimentales reales produce un resultado positivo. El control negativo demuestra el resultado de base que se obtiene cuando una prueba no produce un resultado positivo medible. La mayoría de las veces, el valor del control negativo se trata como un valor de «fondo» que se resta de los resultados de la muestra experimental. A veces el control positivo toma el cuadrante de una curva estándar.

Un ejemplo que se utiliza a menudo en los laboratorios de enseñanza es un ensayo controlado de proteínas. Los estudiantes pueden recibir una muestra de fluido que contenga una cantidad desconocida (para el estudiante) de proteína. Su trabajo consiste en realizar correctamente un experimento controlado en el que determinen la concentración de proteína en la muestra de fluido (normalmente llamada «muestra desconocida»). El laboratorio de enseñanza estaría equipado con una solución estándar de proteínas con una concentración conocida de proteínas. Los estudiantes podrían hacer varias muestras de control positivo que contengan varias diluciones del estándar de proteínas. Las muestras de control negativo contendrían todos los reactivos para el ensayo de proteínas, pero ninguna proteína. En este ejemplo, todas las muestras se realizan por duplicado. El ensayo es un ensayo colorimétrico en el que un espectrofotómetro puede medir la cantidad de proteína en las muestras detectando un complejo coloreado formado por la interacción de moléculas de proteína y moléculas de un colorante añadido. En la ilustración, los resultados de las muestras de ensayo diluidas pueden compararse con los resultados de la curva estándar (la línea azul en la ilustración) para estimar la cantidad de proteína en la muestra desconocida.

Los experimentos controlados pueden realizarse cuando es difícil controlar exactamente todas las condiciones de un experimento. En este caso, el experimento comienza creando dos o más grupos de muestras que son probabilísticamente equivalentes, lo que significa que las mediciones de los rasgos deben ser similares entre los grupos y que los grupos deben responder de la misma manera si se les da el mismo tratamiento. Esta equivalencia se determina mediante métodos estadísticos que tienen en cuenta la cantidad de variación entre los individuos y el número de individuos de cada grupo. En campos como la microbiología y la química, en los que hay muy poca variación entre los individuos y el tamaño del grupo se cuenta fácilmente por millones, estos métodos estadísticos suelen obviarse y se supone que la simple división de una solución en partes iguales produce grupos de muestra idénticos.

Una vez que se han formado grupos equivalentes, el experimentador intenta tratarlos de forma idéntica, excepto en lo que respecta a la variable que desea aislar. La experimentación con seres humanos requiere salvaguardias especiales contra las variables externas, como el efecto placebo. Estos experimentos suelen ser doblemente ciegos, lo que significa que ni el voluntario ni el investigador saben qué individuos están en el grupo de control o en el grupo experimental hasta que se hayan recogido todos los datos. Esto garantiza que cualquier efecto en el voluntario se deba al tratamiento en sí y no sea una respuesta al conocimiento de que está siendo tratado.

En los experimentos con humanos, los investigadores pueden dar a un sujeto (persona) un estímulo al que el sujeto responde. El objetivo del experimento es medir la respuesta al estímulo mediante un método de prueba.

En el diseño de experimentos, se aplican dos o más «tratamientos» para estimar la diferencia entre las respuestas medias de los tratamientos. Por ejemplo, un experimento sobre la cocción del pan podría estimar la diferencia entre las respuestas asociadas a variables cuantitativas, como la proporción de agua y harina, y a variables cualitativas, como las cepas de levadura. La experimentación es el paso del método científico que ayuda a decidir entre dos o más explicaciones -o hipótesis- que compiten entre sí. Estas hipótesis sugieren razones para explicar un fenómeno o predecir los resultados de una acción. Un ejemplo podría ser la hipótesis de que «si suelto esta pelota, caerá al suelo»: esta sugerencia puede ponerse a prueba realizando el experimento de soltar la pelota y observando los resultados. Formalmente, una hipótesis se compara con su opuesto o hipótesis nula («si suelto esta pelota, no caerá al suelo»). La hipótesis nula es que no hay explicación o poder predictivo del fenómeno a través del razonamiento que se está investigando. Una vez definidas las hipótesis, se puede llevar a cabo un experimento y analizar los resultados para confirmar, refutar o definir la exactitud de las hipótesis.

También se pueden diseñar experimentos para estimar los efectos indirectos sobre las unidades cercanas no tratadas.

Experimentos naturalesEditar

El término «experimento» suele implicar un experimento controlado, pero a veces los experimentos controlados son prohibitivos o imposibles. En este caso, los investigadores recurren a los experimentos naturales o cuasi-experimentos. Los experimentos naturales se basan únicamente en la observación de las variables del sistema estudiado, en lugar de la manipulación de una o varias variables, como ocurre en los experimentos controlados. En la medida de lo posible, intentan recopilar datos del sistema de forma que pueda determinarse la contribución de todas las variables y que los efectos de la variación de ciertas variables permanezcan aproximadamente constantes para poder discernir los efectos de otras variables. El grado en que esto es posible depende de la correlación observada entre las variables explicativas en los datos observados. Cuando estas variables no están bien correlacionadas, los experimentos naturales pueden acercarse a la potencia de los experimentos controlados. Sin embargo, normalmente existe cierta correlación entre estas variables, lo que reduce la fiabilidad de los experimentos naturales en relación con lo que podría concluirse si se realizara un experimento controlado. Además, como los experimentos naturales suelen tener lugar en entornos no controlados, no se miden ni se mantienen constantes las variables procedentes de fuentes no detectadas, lo que puede producir correlaciones ilusorias en las variables objeto de estudio.

Muchas investigaciones en varias disciplinas científicas, como la economía, la geografía humana, la arqueología, la sociología, la antropología cultural, la geología, la paleontología, la ecología, la meteorología y la astronomía, se basan en cuasi-experimentos. Por ejemplo, en astronomía es claramente imposible, cuando se comprueba la hipótesis «Las estrellas son nubes de hidrógeno colapsadas», comenzar con una nube gigante de hidrógeno y luego realizar el experimento de esperar unos cuantos miles de millones de años para que forme una estrella. Sin embargo, observando varias nubes de hidrógeno en diversos estados de colapso, y otras implicaciones de la hipótesis (por ejemplo, la presencia de diversas emisiones espectrales de la luz de las estrellas), podemos recoger los datos que necesitamos para apoyar la hipótesis. Un primer ejemplo de este tipo de experimento fue la comprobación, en el siglo XVII, de que la luz no viaja de un lugar a otro de forma instantánea, sino que tiene una velocidad medible. La observación de la aparición de las lunas de Júpiter se retrasaba ligeramente cuando Júpiter estaba más lejos de la Tierra, a diferencia de cuando Júpiter estaba más cerca de la Tierra; y este fenómeno se utilizó para demostrar que la diferencia en el tiempo de aparición de las lunas era consistente con una velocidad medible.

Experimentos de campoEditar

Los experimentos de campo se denominan así para distinguirlos de los experimentos de laboratorio, que imponen el control científico al poner a prueba una hipótesis en el entorno artificial y altamente controlado de un laboratorio. Utilizados a menudo en las ciencias sociales, y especialmente en los análisis económicos de las intervenciones educativas y sanitarias, los experimentos de campo tienen la ventaja de que los resultados se observan en un entorno natural y no en un entorno de laboratorio artificioso. Por este motivo, a veces se considera que los experimentos de campo tienen mayor validez externa que los de laboratorio. Sin embargo, al igual que los experimentos naturales, los de campo adolecen de la posibilidad de contaminación: las condiciones experimentales pueden controlarse con mayor precisión y certeza en el laboratorio. Sin embargo, algunos fenómenos (por ejemplo, la participación de los votantes en unas elecciones) no pueden estudiarse fácilmente en un laboratorio.