The Workings of Science

In this film, Drs. James Gates, Michael Ruse, and Melinda Baldwin offer insight into the misconceptions surrounding scientific results, the limits of science, and degree to which science requires trust in the idea that the universe itself is understandable.

The Workings of Science

Video Transcript:

(transcripción en español, aquí abajo)

Dr. Melinda Baldwin: The modern scientist is a strange thing for a society to have because if you think about it, it’s really remarkable how much we trust scientists about what they say. So, a physicist can walk into a room and she can tell us that she knows something about the inner workings of particles that are so small that not only can you not see them with your eye – you can’t see them with a microscope. And she’ll be believed. And I think that’s remarkable and slightly strange because that’s a tremendous amount of social and cultural authority to give to someone.

The scientist as we know him or her today is a figure that really arose during the Cold War. Riding high on the success of the Manhattan Project after World War II, all of a sudden you had the public consulting scientists for opinions on everything from the best way to combat poverty to the best way to treat the common cold. Scientists became invested with a tremendous amount of trust, with a tremendous amount of cultural authority.

In grade school, in middle school, or in high school, in most tellings of the scientific method, there’s a hypothesis and then there’s an experiment. Well, right off the bat there, you have a lot of scientific fields that aren’t able to do experiments. For example, if you want to know something about plate tectonics, you can’t really do an experiment that’s going to change the way that the plates of the Earth move against each so that you can gather new data. In fields like astronomy or geosciences or ecology, a lot of what scientists do is more about collecting observations, about the way the natural world works. The scientific method can be a useful introduction, but if you push it too far and expect all of science to adhere to exactly that same five or six step method, you’re missing a lot of what science does and you’re missing a lot of more observational or a lot of more instrument-based science that is still producing really valuable and exciting results.

Dr. Sylvester J. Gates: I do not understand how science can discover truth. There are other realms of human activity, philosophy, religion that are about absolute truths.

Dr. Michael Ruse: Take something like poetry, which I think can be tremendously evocative. I think at some level you can capture an insight that perhaps you can’t capture in quite the same way in the psychology lab.

Dr. Sylvester J. Gates: As I have experienced science, what it discovers is accuracy, and maybe for most people, truth and accuracy are the same thing but they’re not to me.

Dr. Melinda Baldwin: Oftentimes, when you read about a study, either from a university press release or from a journalistic outlet, the results will get reported as, for example, “Scientists prove that coffee is healthy for you.” But then, if you actually go to the scientists who did the study, they’ll usually have a much more nuanced answer. They’ll usually say something like, “Coffee consumption at x number of cups a day is correlated with these positive health outcomes at this numerical confidence level,” controlling for all of these other factors like age, weight, income…and I think that for a lot of people, that can be kind of frustrating. It sounds a little wishy-washy when scientists want to throw in all of these caveats, but I think that that’s an outcome of the way that scientists are taught to communicate. They really care about accuracy, and in some ways, I wonder if this is sort of an artifact of the peer-review process. So, before a scientist can publish an article in a scientific journal, they have to answer referee reports. Oftentimes, they’ll have to go back and do more experiments in order to bolster their conclusions, and so, a lot of training goes into teaching a scientist to be really specific about what their data shows.

Dr. Sylvester J. Gates: Because science ultimately is about what we humans can measure and stating the relationships of those measured quantities. If you have a concept that you have no way of measuring and I have no way of measuring, I cannot ascribe the doing of science to for example refute that concept. I have no framework for doing that.

Dr. Michael Ruse: I’d want to argue that the very nature of science gives itself limits. You start to see the heart doing something like this. Immediately you’re saying, “Well, what kind of machine do I know where I get this sort of thing going on?” Bingo! Obviously, pumps, because that’s what pumps do. As soon as you start to think of the heart in these sorts of terms, then you start to say, “Well, what’s it pumping? Oh, it’s pumping the blood. Why is it pumping the blood? Obviously if something’s going out, it’s coming in. Is there …” And you’re off and running, you know, veins, arteries, and the lot, but at the same time, the whole point about metaphors is that they take you away from other questions, which aren’t necessarily bad questions. Using a metaphor, you’re immediately putting on those blinkers so that you think in certain ways, and you’re not wasting time asking other sorts of questions.

Dr. Sylvester J. Gates: There are things in science that we cannot prove. There are things in mathematics that we cannot prove. In the other part of the 1900s, a mathematician by the name of Gödel derived an astounding result. They’re called Gödel incompleteness theorems. What these theorems basically say is that in any mathematical system that one can build, there are elements in the system that cannot be proven that in fact have to be taken as postulates and that’s another way of saying there are things that must be taken on faith even in the doing of mathematics. Not only does one have to have faith in one’s self. One also has to have a kind of faith that the universe is understandable. This is again an important element of science.

Dr. Michael Ruse: I think there’s an awful lot of misconception about the nature of science. That somehow, we can finish science, we can get it all done, and it’s just a question of going out at it like that. I see good science as coming into the lab in the morning, or going into the field, and having a problem which they’ve solved by lunchtime but leaving the lab at the end of the day with two problems.

Dr. Melinda Baldwin: I think, in fact, that if you actually talk to scientists about why they got involved in science in the first place, they really care about the implications of their research for the big questions, you know, what does it mean to be human? What is our place in the universe? How did the universe begin? Is there life on other planets? But they’re not necessarily the kind of questions science answers.

Dr. Sylvester J. Gates: Science in and of itself cannot be thought of as the be all and end all for human activities. In my opinion, it should not be thought of. It should contribute to how we as a society move forward. For me, it’s about my species’ ability to understand and to adapt and ultimately to utilize the structures of the universe and hopefully for our long-term benefit as a species.


El funcionamiento de la ciencia

Dr. Melinda Baldwin: El científico moderno es una cosa extraña dentro de la sociedad porque si piensas en esto, es realmente extraordinario cuánta confianza ponemos en lo que dicen los científicos. Así que una física puede entrar a una habitación y decirnos que sabe algo sobre el funcionamiento interno de las partículas que son tan pequeñas que no tan solo no se pueden ver con los ojos, sino tampoco las puedes ver con un microscopio. Y le creerán. Y pienso que esto es increíble y ligeramente extraño porque es una tremenda cantidad de autoridad social y cultural que darle a alguien.

El científico según lo conocemos hoy es un personaje que en realidad surgió durante la Guerra Fría. Aprovechando el éxito del Proyecto Manhattan después de la Segunda Guerra Mundial, de momento el público consultaba a los científicos, pidiendo opiniones sobre todo, desde la mejor manera de combatir la pobreza hasta la mejor manera de tratar el resfriado común. A los científicos se les concedió una tremenda cantidad de confianza, junto con una tremenda cantidad de autoridad cultural.

En la escuela primaria, en la escuela intermedia, o en la escuela secundaria, la mayoría de las veces que se enseña el método científico, hay una hipótesis y luego hay un experimento. Bueno, inmediatamente ves qué hay muchos campos científicos que no pueden hacer experimentos. Por ejemplo, si quieres aprender algo sobre tectónica de placas en realidad no puedes hacer un experimento que vaya a cambiar la manera en que las placas de la Tierra se mueven unas contra otras para poder recopilar datos. En los campos como la astronomía o geociencias o ecología mucho de lo que hacen los científicos tiene que ver más con recopilar observaciones acerca de la manera en que funciona el mundo natural. El método científico puede ser una introducción útil, pero si lo llevas muy lejos y esperas que toda la ciencia se adhiera exactamente a ese mismo método de cinco o seis pasos, te estarías perdiendo mucho de lo que hace la ciencia y te estarías perdiendo mucha ciencia de la clase más observacional o mucha más ciencia basada en el uso de instrumentos, que todavía produce resultados muy valiosos y emocionantes.

Dr. Sylvester J. Gates: Yo no entiendo como la ciencia puede descubrir la verdad. Hay otros campos de la actividad humana, filosofía, religión que tienen que ver con verdades absolutas.

Dr. Michael Ruse: Piense en algo como la poesía, que pienso que puede ser muy evocadora. Pienso que en cierto nivel puedes capturar una idea que quizás no puedas capturar de la misma forma en el laboratorio psicológico.

Dr. Sylvester J. Gates: De la manera que yo he experimentado la ciencia, lo que ella descubre es la exactitud, y quizás para la mayoría de las personas, la verdad y la exactitud son la misma cosa, pero para mí no lo son.

Dr. Melinda Baldwin: A menudo, cuando lees acerca de un estudio, ya sea de un comunicado de prensa de la universidad o de una fuente periodística, los resultados los reportan como, por ejemplo, “Los científicos prueban que el café es saludable para usted.” Por otro lado, si vas a los científicos que llevaron a cabo el estudio, ellos a menudo tendrán una respuesta mucho más matizada. Por lo general dirán algo como, “El consumir X tazas de café al día se correlaciona con estos resultados positivos para la salud en este nivel de fiabilidad numérico,” con controles para todos estos otros factores como edad, peso, ingresos…y pienso que, para muchas personas, eso puede ser un poco frustrante. Suena un poco ambiguo cuando los científicos quieren incluir todas estas salvedades, pero pienso que eso es un resultado de la manera en que los científicos se les ha enseñado a comunicarse. Les preocupa mucho la exactitud y en ciertas formas me pregunto, si esto es algo como un artefacto del proceso de revisión por pares. Por lo tanto, antes que un científico pueda publicar un artículo en una revista científica, tienen que contestar reportes del árbitro. A menudo, tendrán que volver y hacer más experimentos con el fin de reforzar sus conclusiones, y así, se requiere mucho entrenamiento para enseñar al científico a ser muy específico sobre lo que muestran sus datos.

Dr. Sylvester J. Gates: Porque a la larga, la ciencia se trata de lo que los seres humanos podemos medir y explicando la relación que existe entre esas cantidades medidas. Si tienes un concepto que no tienes manera de medir, y yo no tengo manera de medir, no puedo atribuir el que se realicen experimentos científicos para, por ejemplo, refutar ese concepto.  No tengo un marco para hacer eso.

Dr. Michael Ruse: Quisiera presentar el argumento de que la mismísima naturaleza de la ciencia le impone limitaciones. Empiezas a ver el corazón hacer algo así. Inmediatamente estas diciendo, “Bueno, ¿qué clase de máquina conozco con la cual sucede algo así?” ¡Bingo! Obviamente, las bombas, porque eso es lo que hacen las bombas. En cuanto empiezas a pensar del corazón en esta clase de términos, empiezas a decir, “Bueno, ¿qué está bombeando? Oh, está bombeando la sangre. ¿Por qué está bombeando la sangre? Obviamente si algo está saliendo, está entrando. ¿Hay…” Y ya has comenzado, tú sabes de venas, arterias, y todo eso, pero a la misma vez, el punto respecto a las metáforas es que te desvían de otras preguntas, que no necesariamente son preguntas malas. Al usar una metáfora, inmediatamente te estas poniendo esas luces intermitentes para que pienses de ciertas formas y no estás perdiendo el tiempo haciendo otras clases de preguntas.

Dr. Sylvester J. Gates: Hay cosas en la ciencia que no podemos probar. Hay cosas en la matemática que no podemos probar. En la otra parte del siglo 1900s, un matemático llamado Gödel produjo un resultado asombroso. Se les llama teoremas de incompletitud de Gödel. Lo que estos teoremas básicamente dicen es que en cualquier sistema matemático que uno pueda construir, hay elementos en dicho sistema que no se pueden probar, que en realidad tienen que aceptarse como postulados y esa es otra forma de decir que hay cosas que hay que aceptar sobre la base de la fe, aun al hacer matemática. No solo debe tener fe en sí mismo. También debe tener una cierta clase de fe en que el universo se puede entender. Esto, de nuevo, es un elemento importante de la ciencia.

Dr. Michael Ruse: Creo que hay muchas ideas equivocadas respecto a la naturaleza de la ciencia. Que, de alguna forma, podemos completar la ciencia, podemos terminar de hacerlo todo, y que solo es cuestión de hacerlo con dicha actitud. Yo veo la buena ciencia como entrar al laboratorio en la mañana, o salir al campo, y tener un problema que ya han resuelto para la hora del almuerzo, pero saliendo del laboratorio con dos problemas al final del día.

Dr. Melinda Baldwin: Pienso, incluso, que si hablara con científicos acerca de por qué entraron a la ciencia desde un principio, les importa mucho las consecuencias de su investigación en lo relativo a las preguntas grandes, tú sabes, ¿qué significa ser humano? ¿Cuál es nuestro lugar en el universo? ¿Cómo comenzó el universo? ¿Hay vida en otros planetas? Pero esas no son necesariamente la clase de preguntas que la ciencia contesta.

Dr. Sylvester J. Gates: La ciencia por sí misma no se le puede considerar el todo en lo que respecta a las actividades humanas. Mi opinión es que no se debe pensar en ella. Debería ayudarnos, como sociedad, a ir hacia adelante. Para mí, se trata de la capacidad de mi especie de entender y adaptarse y a la larga utilizar las estructuras del universo, y espero que para nuestro beneficio de largo plazo como especie.

What is modern science? Is the scientific method used everywhere? Can science answer all possible questions? In this film, Drs. Sylvester James Gates, Jr. , Michael Ruse, and Melinda Baldwin offer insight into the misconceptions surrounding scientific results, the limits of science, and degree to which science requires trust in the idea that the universe itself is understandable. The everyday practice of science is more complicated and more varied than the public assumes, but scientists’ dedication to accuracy, repetition, and quality amid this variety gets to the very heart of what modern science is all about.

Featured Scholars:

Dr. Melinda Baldwin is a historian of science based out of Washington, DC, where she is the books editor at Physics Today. She is author of Making ‘Nature’: The History of a Scientific Journal (University of Chicago Press, 2015).
Dr. Sylvester James Gates, Jr. is the John S. Toll professor of physics and director of the Center for String and Particle Theory at the University of Maryland at College Park.
Dr. Michael Ruse is the Lucyle T. Werkmeister professor of philosophy and director of the Program in the History and Philosophy of Science at Florida State University. He is a Fellow of both the Royal Society of Canada and the American Association for the Advancement of Science, and is the author of Can a Darwinian be a Christian? The Relationship between Science and Religion (Cambridge University Press, 2001) and Science and Spirituality: Making Room for Faith in the Age of Science (Cambridge University Press, 2010).

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