La evolución del conocimiento científico: cómo construye su conocimiento la ciencia

Por Iván Darío Parra Mesa

El libro esboza una visión, desde la  e pistemología  e volucionista, sobre la dinámica de desarrollo del conocimiento científico. Ubica inicialmente al lector en lo que se entiende por  c iencia. Luego, basándose en los aportes  de  pensadores  como  Karl Popper, Thomas Kuhn, Stephen Toulmin, Chris Argyris y Donald  Schön ,  plantea una tesis acerca de la manera como progresa el conocimiento científico. Define las disciplinas científicas como ecosistemas de conocimiento y  expone  un conjunto de conceptos  (entre los que se destaca el de  sistema cognoscente autónomo )  y principios teóricos que permiten estructurar la tesis presentada. Ilustra, además, dicha tesis con dos eventos de la historia de la ciencia: la revolución copernicana y la teoría de la evolución biológica.  Para finalizar  s e  presentan unas  reflexi o n es valiosas  sobre el papel de las teorías científicas como instrumentos de conocimiento del mundo.

• Idioma: Español
• Editorial: Institución Universitaria de Envigado
• Fecha de lanzamiento: 17 may 2024
• ISBN: 9786287601413

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Dedico este libro a mi esposa Soledad, a mis hijas Lina María y Estefanía por su constante apoyo y a mis padres Manuel y Alicia que me dieron las bases para una buena vida.

Agradezco al profesor Raúl López Upegui

por sus consejos sobre el texto del libro.

Introducción

El presente libro tiene tres objetivos principales. El primero es ilustrar la dinámica de cambio en la ciencia para todo aquel deseoso de conocer cómo se desarrolla el conocimiento científico. El segundo objetivo es mostrar una manera novedosa de interpretar esa dinámica de cambio basada en lo que se conoce como el doble lazo del aprendizaje, concepto desarrollado por dos científicos estadounidenses, el psicólogo Chris Argyris y el filósofo Donald Schön, en su investigación de la manera como se da el aprendizaje en las organizaciones humanas y, en particular, en las empresas productoras de bienes y servicios. La manera novedosa de interpretar esta dinámica de cambio en el conocimiento científico se da porque, a partir del aporte de Argyris y Schön, pueden tejerse de una manera sinérgica los conceptos sobre el desarrollo de la ciencia de filósofos como Karl Popper, Thomas Kuhn, Stephen Toulmin e Imre Lakatos, aprovechando los puntos comunes en su pensamiento antes que las diferencias. Lo interesante, y aquí viene el tercer objetivo, es mostrar que esta dinámica de cambio basada en el doble lazo del aprendizaje puede implementarse para entender cómo cambian no solo las disciplinas científicas sino también las poblaciones biológicas. En ambos casos se da un proceso homólogo del tipo darwiniano de generación de variantes, selección de algunas de esas variantes por el entorno y preservación y propagación de las variantes seleccionadas. Es significativo ver cómo una misma dinámica de cambio puede aplicarse en dos ámbitos tan distintos. Incluso, aunque no está dentro del objeto del libro, con esta dinámica también puede describirse la manera en que las empresas van cambiando a medida que van cambiando sus estrategias y productos en el mercado, y esto involucra el cambio tecnológico. Igualmente, puede aplicarse para describir la dinámica de cambio de comportamiento en un organismo biológico que aprende, como individuo, de la interacción con su entorno, generando comportamientos que, si son exitosos, le permiten conservar su integridad como organismo vivo.

El que fenómenos de cambio en ámbitos tan dispares parezcan (este parezcan no se deduce sino que se induce) obedecer a una misma dinámica general me lleva a citar las palabras del teólogo, filósofo y científico británico William Whewell quien dice en su libro The Philosophy of the Inductive Sciences, II (La filosofía de las ciencias inductivas, II), lo siguiente, hablando sobre las posibilidades que brinda la inducción para llegar al conocimiento:

La evidencia en favor de nuestra inducción es mayor y tiene más fuerza cuando nos permite explicar y determinar casos de un tipo diferente de aquellos que fueron contemplados en la formación de la hipótesis. De hecho, los casos en los que esto ha ocurrido nos impresionan con la convicción de que la verdad de la hipótesis es cierta. Ningún accidente podría dar lugar a tan extraña coincidencia. Ninguna falsa suposición podría, después de ser ajustada a una clase de fenómenos, representar exactamente una clase diferente, cuando la concordancia no fue prevista ni se contó con ella¹ (Whewell, 1887, p. 65).

Que esta dinámica de cambio describa exitosamente fenómenos en ámbitos de tan distinta naturaleza no puede ser, usando las palabras de Whewell, algo accidental: Ningún accidente podría dar lugar a tan extraña coincidencia. Debe, por tanto, existir un fundamento profundo común a todos ellos y es ese fundamento el que pretendo proponer en este libro. Para hacerlo, tengo la necesidad de definir un conjunto de conceptos que posibiliten expresar dicha dinámica de una manera completamente general. Esto lo haré en el capítulo 3. Antes de ello quiero esbozar aquí el plan general del libro.

En el primer capítulo trabajo algunos conceptos generales sobre la ciencia y las disciplinas científicas con miras a establecer un marco para el lector, en el que lo central es establecer la diferencia entre las ciencias formales como la lógica y las matemáticas y las ciencias fácticas, aquellas dedicadas a entender y explicar los fenómenos del mundo natural.

En el segundo capítulo introduzco al lector en lo que dijeron al respecto varios de los más connotados filósofos de la ciencia del siglo

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; los debates que sostuvieron, la forma como unos complementaron lo que otros establecieron o cómo se criticaron adoptando posiciones contrapuestas, aunque coincidiendo en otros aspectos. Sin embargo, todos ellos exponen sus ideas dentro del marco de una epistemología evolucionista. Esta posición filosófica es la que sostengo en este texto como la mejor explicación de la forma como progresa la ciencia. La expresión epistemología evolucionista está sujeta a debate y, aunque parece más apropiada la expresión teoría evolucionista del conocimiento, el uso extendido de la primera, tanto por filósofos como por científicos, la ha posicionado en la literatura.

Estos dos primeros capítulos son introductorios al tema central del libro. El lector puede saltarlos si así lo considera o pasarlos rápidamente e ir al capítulo 3 que es donde inicia el trabajo teórico medular al que apunto con el libro.

En ese tercer capítulo introduzco las bases conceptuales en las que se soporta, a la luz de la epistemología evolucionista, el edificio teórico con el cual pretendo mostrar mi visión acerca del progreso de la ciencia. Conceptos como sistema cognoscente autónomo, aprendizaje de doble ciclo, causación ascendente y descendente, replicador, interactor, estructurador cognoscitivo, asimilación cognoscitiva y estructuración cognoscitiva forman parte del entramado sobre el que se levanta el constructo teórico que describe la dinámica de cambio en las disciplinas científicas y, con ello, la manera como progresa la ciencia.

En el capítulo cuatro, con un gran aporte de la visión toulminiana sobre el progreso de la ciencia, desarrollo el concepto de ecosistema de conocimiento en una disciplina científica y muestro cómo la interacción entre los elementos de este ecosistema da origen al cambio que se produce en ambos lazos del doble ciclo del aprendizaje; cambio que se ve reflejado en la manera en que varía la población de conceptos de la disciplina científica y, dentro de esa población, las estructuras conceptuales o constelaciones de conceptos, como las llama Toulmin, en las que se enmarcan las teorías científicas. Por último, en este capítulo muestro una analogía (quizás es más preciso decir homología) entre la dinámica del cambio evolutivo en una población biológica y la dinámica de cambio en una disciplina científica. Ambos fenómenos de cambio pueden describirse con el mismo modelo que expongo en este libro. Un modelo que muestra que, en los dos tipos de cambio, opera la dinámica del trinquete (ratchet) que lleva, indefectiblemente, a la diversificación y al aumento de la complejidad. Citando al filósofo español Antonio Diéguez Lucena (1998): El desarrollo científico es como la evolución biológica, unidireccional e irreversible (p. 140).

En los capítulos cinco y seis ilustro, con ejemplos, la dinámica del cambio según el modelo expuesto en los capítulos tres y cuatro. En el capítulo cinco se trabaja el caso de la revolución copernicana que incluye todo el proceso desde el modelo de Copérnico hasta los principia de Newton, y en el capítulo seis ilustro esta dinámica para el caso de la revolución en biología con la estructuración de la teoría darwiniana de la evolución y las teorías que la complementaron. Pude incluir también, en este proceso ilustrativo, los casos de la mecánica cuántica y de la teoría de la relatividad, pero consideré que, como ilustración, las dinámicas históricas del cambio en los casos de la revolución copernicana y de la revolución biológica eran suficientes.

Por último, en el capítulo siete hago una reflexión personal sobre la naturaleza de las teorías científicas y su pretensión de comprender la realidad del mundo. Describo las principales posiciones del realismo científico, así como del antirrealismo y de la visión, que podríamos llamar híbrida, del filósofo británico John Worrall, que es la visión a la cual me adhiero. Termino exponiendo mi posición de que las teorías científicas son simples simulaciones de la estructura y el comportamiento del mundo y muestro cómo estas simulaciones se dan y cuáles son las estructuras teóricas más adecuadas en el caso del cosmos físico, así como en el caso del cosmos de la vida.

Este libro tiene, además, una orientación didáctica con la que busco ilustrar una manera de entender el desarrollo del conocimiento científico desde una perspectiva evolucionista. Por esta razón, el lector encontrará que se enfatizan y reiteran, a lo largo del texto, algunos conceptos de importancia capital para la adecuada comprensión de las tesis expuestas. En este sentido, la presentación de los capítulos y de los esquemas visuales hace que se vaya ganando en complejidad a medida que se avanza en la lectura, en una especie de espiral en la que se construyen nuevos elementos sobre los previamente expuestos.

Espero, pues, que el libro arroje luz sobre la dinámica del cambio en la ciencia y posibilite reflexiones posteriores que profundicen en este campo filosófico de la epistemología evolucionista. Un objetivo adicional —que, de darse, sería muy gratificante para mí— es que este libro sirva para que los estudiantes de filosofía, así como los científicos y los estudiantes de ciencias se introduzcan al tema de la epistemología evolucionista y se interesen en las ideas que aquí expongo sobre la dinámica del cambio en la ciencia.

Agradezco al filósofo Raúl López Upegui, mi profesor de Kant durante mis estudios de doctorado en la Universidad Pontificia Bolivariana, por su atenta revisión del borrador de esta obra y por sus precisas e importantes recomendaciones. Agradezco también al profesor Jorge Antonio Mejía, director de mi proyecto de investigación del doctorado en Filosofía, por sus muchas ideas y recomendaciones que sirvieron de base para madurar los principales conceptos presentados en este libro.

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¹ But the evidence in favor of our induction is of a much higher and more forcible character when it enables us to explain and determine cases of a kind different from those which were contemplated in the formation of our hypothesis. The instances in which this has occurred, indeed, impress us with a conviction that the truth of our hypothesis is certain. No accident could give arise to such an extraordinary coincidence. No false supposition could, after being adjusted to one class of phenomena, exactly represent a different class, when the agreement was unforeseen and uncontemplated. That rules springing from remote and unconnected quarters should thus leap to the same point, can only arise from that being the point where truth resides. Traducción Inglés-Español por el autor. Nota: Las traducciones en este libro son propias, a menos que se indique lo contrario.

Capítulo 1 ¿Qué podemos entender por ciencia?

Es esta una pregunta difícil que posiblemente no tiene una respuesta escueta. Aristóteles, en el libro primero de su Metafísica empieza el capítulo primero con la siguiente frase: Todos los hombres por naturaleza desean saber (Aristóteles, 1994, p. 69). Ese saber puede entenderse como llegar al conocimiento de las cosas que nos rodean. Pero las cosas que nos rodean (nuestro entorno) se pueden conocer de múltiples maneras buscando con ese conocer una explicación a lo que las cosas son, a cómo se comportan, a qué causa que se comporten de una manera y no de otra y a si pueden afectarnos y, en caso tal, si esta afectación es positiva o negativa. El mito, la revelación divina, las artes adivinatorias como la astrología o la quiromancia y la interpretación de los sueños son algunas de esas múltiples maneras que el hombre ha usado para tratar de entender ese mundo que lo rodea y actuar con éxito en él. Sin embargo, hacia el siglo

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a. e. c.² surgió en Grecia una manera distinta de llegar al conocimiento sobre el mundo; una manera que, partiendo de la observación aplicaba el razonamiento especulativo; es decir, teorizaba. Ningún otro pueblo antiguo descubrió esa manera de conocer, pues, como apunta el historiador de la ciencia francés Alexandre Koyré (1892-1964), cupo a los griegos la creación de esa forma de pensamiento que consiste en teorizar. Se debe a ellos la creación de la teoría para superar los fenómenos, es decir, ir más allá de los datos de los sentidos y descubrir la realidad profunda que explique el fenómeno (Koyré, 2000, p. 77). Para este autor es aquí y con los griegos donde nace la ciencia, ya que, según él, no hay ciencia donde no hay teoría. Además, agrega Koyré, es en la Grecia clásica cuando aparece por primera vez, en la historia del pensamiento, la oposición entre el hombre y el cosmos. Ya no son una unidad como en la Antigüedad, ya es el hombre frente al cosmos (Koyré, 2000, p. 76).

¿Cuál era esa manera distinta de llegar al conocimiento del mundo que nos rodea y que iniciaron los griegos? Podemos decir, sin necesidad de tomar esto como una definición, que la ciencia es una actividad cultural humana cuyo objetivo es construir modelos explícitos del mundo que le den al ser humano una comprensión de la estructura y el comportamiento de ese mundo y le den, también, la capacidad de pronosticar la evolución de tal comportamiento y la manera como ese comportamiento puede afectar su diario vivir. Pero esto no es suficiente para caracterizar la ciencia; es necesario agregar que los modelos científicos deben ser lógicamente coherentes y deben poder ser puestos a prueba, contra el mundo que pretenden modelar, mediante la observación y la experimentación controladas. Cuando hablamos de modelos explícitos lo que pretendemos decir es que tales modelos deben estar expresados en un medio externo a la mente humana de tal manera que puedan ser compartidos y aceptados (o rechazados) por una comunidad de personas. Los modelos científicos se expresan en la forma de hipótesis y teorías, que son estas estructuras conceptuales de hipótesis. Además, todo modelo es un símil de la realidad. No describe la realidad tal como ella es, sino que solo la simula con base en lo que posibilitan nuestras capacidades perceptivas e intelectuales.³ En este sentido, es conveniente traer a colación una frase de Jenófanes de Colofón, el juglar griego que vivió entre finales del siglo

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y principios del siglo

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a. e. c. y que influyó poderosamente en el pensamiento de Parménides de Elea, actual Italia (c. 515 – c. 440 a. e. c.), uno de los pilares de la filosofía griega y universal:

La verdad segura sobre los dioses y sobre todas las cosas de las que hablo no la conoce ningún humano y ninguno la conocerá. Incluso, aunque alguien anunciara alguna vez la verdad más acabada, él mismo no podría saberlo: todo está entreverado de conjetura (Weinberg, 2015, p. 31).

Hay que agregar que si un modelo no supera una contrastación con el mundo que pretende simular debe ser mejorado o cambiado por un modelo más exitoso. De esa manera, aprendiendo de los errores, es que la ciencia progresa.

El filósofo argentino Mario Bunge (1919-2020) caracteriza la ciencia como un conocimiento racional, sistemático, predictivo, verificable y falible (Bunge, 1997, p. 11). La ciencia es predictiva, puesto que las teorías científicas deben contener proposiciones deducidas de sus principios que pronostiquen relaciones, situaciones o fenómenos no conocidos previamente. Que la ciencia sea verificable implica que una observación o un experimento realizados en unas determinadas condiciones por un científico pueden ser reproducidos, en esas mismas condiciones, por otro científico en cualquier otro lugar y tiempo, arrojando los mismos resultados dentro de los rangos de error de las mediciones. Verificable, pues, no en el sentido de que lo que afirma sea verdadero, sino que sea corroborable. Es en este mismo sentido que se dice que la ciencia es conocimiento objetivo.⁴ Todos los observadores concuerdan en los resultados, pues estos no dependen del observador sino de las condiciones en las que se realizó la observación o el experimento. La ciencia es falible en el sentido de que una teoría es, como dijimos antes, un constructo de la mente humana; un símil con el que esa mente interpreta la realidad del mundo y, por tanto, ese símil puede ser perfectible en la medida en que se den avances tanto teóricos como en las tecnologías de la observación y la experimentación, o tal símil puede estar completamente equivocado y debe ser reemplazado por otro símil mejor. Además, Bunge divide las ciencias en dos grandes categorías que acogemos aquí: ciencias formales y ciencias fácticas (Bunge, 1997, p. 12).

Las ciencias formales. Jugando con símbolos

Las ciencias formales, básicamente la lógica y las matemáticas, se ocupan de las relaciones que pueden establecerse entre entes formales (símbolos abstractos). Tales relaciones configuran una sintaxis y una semántica que definen los lenguajes formales: el lenguaje lógico y el lenguaje matemático. Una teoría en las ciencias formales es una construcción abstracta, expresada en un lenguaje formal y basada en un conjunto de definiciones, axiomas y postulados arbitrarios y, por tanto, no demostrados, a partir de los cuales se puede deducir, por una demostración rigurosa, la verdad de unas proposiciones. Estas proposiciones cuya verdad se deduce (se demuestra) se denominan hipótesis y son básicamente relaciones conjeturadas entre entes formales. Cuando una hipótesis en ciencias formales es demostrada se convierte en un teorema.⁵ Son características de los sistemas teóricos de las ciencias formales la consistencia, la completitud y la decidibilidad. La completitud quiere decir que en todo sistema axiomático se puede demostrar la certeza o falsedad de cualquier enunciado que se formule a partir de los axiomas establecidos. La decidibilidad indica que siempre debe ser posible decidir si un enunciado, dentro de la teoría, es verdadero o falso y la consistencia indica que todo enunciado verdadero no debe contradecir otro enunciado verdadero de la teoría.

La geometría euclidiana es un ejemplo clásico de teoría dentro de las ciencias formales; en este caso las matemáticas. Esta teoría parte de un conjunto de definiciones, axiomas⁶ y postulados establecidos por el griego Euclides (325-265 a. e. c.) en su libro Elementos escrito hacia el 300 a. e. c.

Los axiomas son considerados evidentes en sí mismos (no necesitan demostración) y tienen un alcance más general que el de la teoría propuesta (Euclides, 1991, p. 60). Euclides, en sus Elementos, estableció los siguientes axiomas (Euclides, 1991, p. 59):

1. Las cosas iguales a una misma cosa son iguales entre sí.

2. Si cosas iguales se añaden a cosas iguales, los totales son iguales.

3. Si cosas iguales se sustraen de cosas iguales, los restos son iguales.

4. Las cosas que coinciden entre sí son iguales.

5. El todo es mayor que la parte.

Los postulados, en cambio, son proposiciones que se admiten sin cuestionamiento a pesar de ser no evidentes por sí mismas, ni demostradas, pero que podrían ser cuestionadas o, en otros casos, sujetas de demostración si se encontrasen principios más fundamentales a los cuales puedan ser referidas. Son, además, específicos para la teoría propuesta.

Los postulados que sirven de base a la geometría euclidiana son (Euclides, 1991, p. 197):

1. Postúlese el trazar una línea recta desde un punto cualquiera hasta otro punto cualquiera.

2. Y el prolongar continuamente una recta finita en línea recta.

3. Y el describir un círculo con cualquier centro y distancia.⁷

4. Y el ser todos los ángulos rectos iguales entre sí.

5. Y que si una recta, al incidir sobre dos rectas hace los ángulos internos del mismo lado menores que dos rectos, las dos rectas prolongadas indefinidamente se encontrarán en el lado en el que están los ángulos menores que dos rectos.⁸

De estos postulados el más famoso es el quinto, pues las geometrías no euclidianas surgen como resultado de cuestionar este postulado.

Veamos ahora un ejemplo de cómo se expresa una hipótesis o conjetura en ciencias formales y cómo puede ser demostrada para convertirse en un teorema. En este caso, la hipótesis de nuestro ejemplo pertenece a la teoría de números (igual que la geometría, la teoría de números es otra rama de las matemáticas). La hipótesis, que surge intuitivamente, dice: Existen infinitos números primos.

Nuestro Euclides no solo fue geómetra, sino que sus intereses matemáticos fueron muy amplios. A él se le atribuye una demostración elegante y sencilla de esta conjetura. Como esta demostración es bien interesante e ingeniosa, la traemos a colación aquí.⁹ Para ello, partamos de la hipótesis expresada en sentido negativo: El número de números primos es finito.

Si es así, entonces debe existir un número primo que sea el mayor de todos. Llamémoslo P. Todos los números primos desde 2 hasta P formarán entonces un conjunto; el conjunto de todos los números primos existentes. Sea Q un número (muy enorme) igual al producto de todos los miembros de ese conjunto. Es decir, Q = 2 x 3 x 5 x 7 x 11 x …P. Q será entonces divisible por cada número primo existente. Ahora veamos qué pasa si consideramos el número Q + 1. Este número no es primo, pues P es el número primo más grande y P < Q + 1. Es decir, Q + 1 es un número compuesto y por tanto puede descomponerse en factores primos. Sea P un número primo. Resulta que P, que es divisor de Q, no puede ser divisor de Q + 1 porque los múltiplos de P solo aparecen cada P números y como P > 1 los múltiplos de P no pueden ser consecutivos. Por tanto, ningún miembro del conjunto de los números primos será divisor de Q + 1, pero Q + 1 es, como dijimos antes, un número compuesto, por lo que tiene que poder ser dividido por algún número primo. Esto es una contradicción. Conclusión: no existe un tal P que sea el número primo más grande y, por ende, existen infinitos números primos. Este tipo de demostración se denomina por reducción al absurdo pues procede de tal manera que se genera una contradicción lógica.

Existen otras conjeturas en matemáticas que, a pesar de su aparente sencillez, no han podido ser demostradas aun con los pertinaces intentos de los matemáticos.¹⁰ Una de ellas, y de las más famosas, es la Conjetura de Goldbach. Esta conjetura, que es una de las más antiguas y difíciles de las matemáticas, fue enunciada por el matemático prusiano (actual Rusia) Christian Goldbach (1690-1764) en una carta que dirigió en 1742 al también matemático, el suizo Leonhard Euler (1707-1783). La conjetura dice: Todo número par mayor que 2 puede expresarse como la suma de dos números primos.

Intuitivamente se cree que la conjetura es cierta, pero ni Euler ni nadie después de él ha podido probarla aún.

Otra conjetura famosa fue planteada por el matemático francés Pierre de Fermat (1601-1665), quien en 1637 anotó al margen de un ejemplar del libro Aritmética del griego alejandrino Diofanto (que vivió a principios del siglo

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de la era común)¹¹ un acertijo que puede ser expresado así: Si n es un número entero mayor que 2, entonces no existen números enteros positivos x, y y z, tales que se cumpla la igualdad: xn + yn = zn

Esta conjetura resistió todos los intentos de demostración hasta 1995 (358 años luego de ser enunciada) cuando fue finalmente demostrada su certeza por el matemático inglés Andrew Wiles (1953). Ahora se conoce como el teorema de Fermat. Es de anotar que Fermat también puso al margen del libro de Diofanto la siguiente frase: He encontrado una demostración realmente admirable, pero el margen del libro es muy pequeño para ponerla. Los matemáticos que estudiaron sus papeles y notas no publicadas nunca pudieron encontrar tal demostración admirable.

Uno podría preguntarse si las teorías en las ciencias formales se inventan o se descubren. Podríamos responder que una teoría se inventa en la medida en que sus principios, concebidos por la mente humana, son arbitrarios. Sin embargo, también podemos decir que dada una teoría, sus consecuencias deben descubrirse porque están ya implícitas en la teoría y es posible que nunca hayan sido explicitadas. Las conjeturas antes expuestas son un ejemplo de ello. Nadie antes de Fermat supo ni imaginó la conjetura que lleva su nombre. Podemos, por tanto, decir que Fermat la descubrió. Era una consecuencia implícita en los principios de la teoría de números, pero solo se hizo explícita con Fermat.

Las teorías son, pues, artefactos intelectuales. Un científico teórico es un ingeniero de conceptos. Según el científico de cohetes húngaro Theodore von Karman