Los seres vivos son agentes autónomos autopoyéticos: su actividad dinámica autocontrolada contribuye a su mantenimiento y reproducción. Algunos seres vivos actúan como sistemas cibernéticos mediante ciclos recurrentes de observación, pensamiento y acción. La cognición tiene sentido como guía de la acción, sirve para seleccionar la conducta más adecuada según las circunstancias del organismo y su entorno. Un agente cognitivo conoce la realidad mediante la construcción y el uso de representaciones abstractas de la misma que recogen regularidades esenciales (relaciones entre sus componentes), y reconoce la realidad cuando percibe alguna instancia concreta que se corresponde con aspectos particulares de esas representaciones mentales.
La epistemología estudia el conocimiento. Los epistemólogos han enfatizado tradicionalmente el pensamiento (racionalistas) o la observación (empiristas), con algunos intentos de integrar ambos, pero a menudo no se ha tenido suficientemente en cuenta la relación de la cognición con la acción y la vida. El conocimiento en general implica razonamiento (pensamiento, reflexión, actividad cerebral de procesamiento de información, construcción y modificación de modelos representativos), observación (obtención de datos concretos acerca del estado del mundo en una situación específica) y acción (modificación del estado del mundo). Razonamiento, observación y acción están íntimamente relacionados: las teorías o esquemas mentales que produce el pensamiento son el marco de referencia en el cual se realizan e interpretan las observaciones; las observaciones pueden servir para confirmar de forma tentativa hipótesis (nuevos contenidos teóricos generados creativamente, quizás sugeridos por alguna observación previa) o rechazar aspectos inválidos de las teorías; las observaciones no son por lo general pasivas, es posible actuar para realizar alguna observación (experimentación); el pensamiento es una acción mental, un conjunto de procesos físicos en el cerebro, un evento que forma parte del mundo real; la autoconsciencia es observación interior de los propios procesos de pensamiento (siempre incompleta, gran parte del pensamiento es inconsciente); la acción es guiada por los datos obtenidos de la observación del presente y por los modelos mentales del mundo que permiten estimar su evolución futura según los diversos cursos de actuación considerados; la acción intencional se corrige en tiempo real para ajustarla a los objetivos deseados mediante la observación progresiva de sus resultados sobre la realidad.
Los modelos mentales incorporan de forma progresiva conocimiento acerca de la realidad, pero están muy lejos de ser tan potentes como para conocer por sí solos toda la realidad: no es cierto que todo el Universo esté en la mente humana. La competencia evolutiva indica que los sistemas cognitivos mejores tenderán a desplazar a los menos aptos, pero eso no implica que los modelos mentales sean perfectos o estén muy cerca de la perfección. Los agentes cognitivos utilizan sus representaciones mentales apoyados por sistemas de estimación de su validez: sensación de seguridad, certeza o duda de lo que se sabe. Pero estos sistemas indicadores de la fiabilidad son a su vez falibles: es posible estar equivocado teniendo una sensación íntima de certeza absoluta. Las falacias no saltan a la vista, a muchos les parecen correctas y veraces. El engaño (incluido especialmente el autoengaño) es un fenómeno esencial en la interacción entre animales sociales (que pueden ser cooperativos o competidores) o entre depredadores y presas. Es posible equivocarse al pensar, al observar y al actuar. Errores sutiles que pueden tener graves consecuencias pueden no verse por estar rodeados de gran cantidad de aciertos que distraen la atención. Disponer de múltiples sistemas independientes (redundancia) puede reducir la probabilidad de cometer errores.
Los seres humanos viven y actúan en el mundo real, pero lo perciben e interpretan mediante sus sistemas cognitivos, que construyen representaciones o simulaciones virtuales. Algunas personas llegan a creer que su simulación mental particular es la realidad última, que todo es producto de su imaginación, que la mente crea la realidad. Para algunos científicos poco competentes la teoría manda y la realidad debe encajar en ella (lo auténticamente real serían las ideas, y la realidad serían apariencias o distorsiones de esas ideas): pero es la realidad la que manda y la teoría que se pretende científica debe modificarse y adaptarse en lo que sea necesario para representarla fielmente.
Una teoría es un sistema de proposiciones sobre ciertos conceptos y relaciones entre ellos. Las teorías pueden utilizarse para representar conocimiento acerca de las regularidades de la realidad, pero también es posible construir teorías desconectadas de la realidad (simples ejercicios de la imaginación o intentos fallidos de captar el mundo): la coherencia interna (ausencia de contradicciones) no es equivalente a la verdad o corrección (correspondencia del modelo con la realidad).
El conocimiento no está constituido solamente por teorías referidas a generalidades abstractas: también son importantes los datos concretos acerca de la configuración específica del mundo. Ambos, teoría y datos, son necesarios para comprender la conducta de un sistema. Diversos sistemas pueden tener diferentes sensibilidades respecto a sus condiciones iniciales (su comportamiento depende mucho o poco de ellas). Los expertos científicos pueden tener un conocimiento mejor acerca de generalidades teóricas, pero quizás carezcan de datos empíricos concretos, por ser difíciles de obtener o porque no interesan si lo que se busca es principalmente una fórmula o ley unificadora. En las ciencias naturales los sistemas son más simples que en las ciencias humanas, en las cuales los agentes poseen un conocimiento acerca de sus condiciones locales que es altamente relevante para su acción y que sin embargo no está disponible para el investigador.
De forma parecida a como los diversos elementos de un sistema pueden relacionarse de forma integradora y cohesiva o de forma desintegradora, disgregadora, los distintos componentes de una teoría pueden tener relaciones de apoyo o de oposición. Una teoría es más sólida si sus diversas partes se apoyan y refuerzan mutuamente. El conocimiento científico es en muchos ámbitos un trabajo progresivo de perfeccionamiento sistemático: una teoría (o un conjunto de teorías) puede no ser completamente satisfactoria, quizás porque sus partes no están bien integradas (faltan conexiones, o hay elementos inconsistentes pero no se sabe cuáles son incorrectos), o faltan elementos. Es posible que se disponga de varias teorías para explicar un mismo ámbito de la realidad, y pueden ser complementarias (perspectivas alternativas) o incompatibles.
En una teoría que utilice la inferencia mediante deducción lógica hay axiomas (proposiciones de partida consideradas verdaderas) y teoremas (proposiciones deducidas de los axiomas): los axiomas son los cimientos del sistema que sirven de fundamentación para los teoremas, las relaciones de apoyo son jerárquicas y unidireccionales de los axiomas a los teoremas (o de los teoremas más primitivos a los derivados de ellos). Algunas teorías se construyen sobre un solo axioma que se considera autoevidente (o cuya verdad se demuestra fuera del sistema) y deduciendo a partir de él, quizás añadiendo hipótesis auxiliares que agregan especificación (el axioma suele ser muy abstracto, poco preciso). Un sistema con pocos puntos de apoyo es más frágil, puede destruirse si estos fallan. Un sistema con múltiples apoyos es más resistente, no depende de forma drástica de uno o unos pocos elementos, su degradación es progresiva, no catastrófica. En la deducción lógica la sensibilidad de la teoría a la corrección de los fundamentos es extrema, los errores contaminan totalmente el árbol de deducciones a partir del punto erróneo. Algunas teorías están constituidas de forma más heterárquica, con más puntos de apoyo, como una red con múltiples elementos que interaccionan de forma orgánica, de modo que los contenidos de la teoría pueden modificarse unos a otros en un proceso de convergencia de evidencias que permite ganar consistencia, precisión y corrección.
La crítica intelectual es fundamental para el avance del conocimiento: la consistencia de una teoría puede comprobarse intentando destruirla y observando cómo resiste a los ataques. Algunas críticas pueden ser constructivas en el sentido de que preservan buena parte del contenido de una teoría analizada y corrigen sus errores. Pero la crítica destructiva también es útil porque puede mostrar que una teoría es muy mala o que por el contrario es muy difícil de superar. Es posible que una misma persona construya una teoría y la critique, pero a menudo el deseo de que algo sea cierto o el amor por el propio trabajo intelectual dificultan o imposibilitan que sea así. La objetividad es más fácil cuando no se siente apego por ninguna idea en particular y cuando no hay un capital intelectual invertido que puede perderse al reconocer un error propio. El pensamiento de una sola persona tiene restricciones que pueden superarse mediante la colaboración con otros. Pero para que esos otros aporten algo significativo quizás convenga que no lo compartan todo (que sepan cosas diferentes) y que no tengan miedo de realizar las críticas que consideren necesarias.
Poner mucho énfasis en una idea no garantiza que esta sea correcta, y si es errónea resulta que el error se transmite con mucho entusiasmo y vehemencia. Una persona con mucho carisma o poder puede contribuir a generar y reproducir errores difíciles de eliminar. Las sectas insisten en transmitir un mensaje fielmente, sin críticas, y en obedecer a los líderes: las ideas se usan como símbolos que indican pertenencia a un grupo donde hay que aceptar todo el dogma, evitar las disensiones internas y concentrarse en destruir a los oponentes (o ignorarlos si no se sabe cómo vencerlos intelectualmente). Para aprender es necesario saber reconocer cuándo uno se ha equivocado: es normal en el proceso de búsqueda científica del conocimiento cometer errores; lo anormal es no equivocarse nunca (y es sospechoso tenerlo todo clarísimo de forma rotunda y no aprender nada de nadie). No reconocer nunca un error implica que o no se ha aprendido nada (no se ha explorado nada nuevo donde inicialmente no se domina todo y es normal equivocarse hasta conseguir acertar) o que uno es siempre perfecto. Rectificar ante los errores no es lo mismo que ceder en una postura de principio para ser popular, dulcificar un mensaje para que sea mejor aceptado.
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