La caja negra es una metáfora para designar aquel elemento estructural de un modelo abstracto sobre el funcionamiento de un sistema que se halla entre la entrada (input) y la salida (output). Se utiliza en psicología para señalar aquel componente que se encuentra entre el estímulo y la respuesta (conducta). El concepto fue adoptado en la psicología desde la biología del comportamiento y fue utilizado en sus inicios por la corriente conductista para señalar todos aquellos procesos cognitivos de procesamiento mental interno (incluyendo los afectos, sentimientos, pensamientos, deseos e ideas que intervengan internamente en estos procesos) definidos por el conductismo clásico como no observables. Tales aspectos se definieron como el contenido de la «caja negra» inexplorable (o no interesante), que no es susceptible definir de manera operacional, ni de medir directamente con instrumentos científicos. La base epistemológica que sustenta este modelo es el positivismo.
El conductismo temprano y las primeras teorías del aprendizaje ponían el acento en lo directamente observable: Lo que afecta directamente a un individuo (el estímulo) y lo que ese individuo produce en consecuencia (la respuesta). La sugerencia básica es que, científicamente, debía desestimarse los procesos que ―putativamente― ocurren entre uno y otro evento, en, por decir algo, la mente, por ser meramente especulativo lo que allí ocurre. La psicología, si quiere ser ciencia, debe atenerse a los hechos empíricos y no a teorizar sobre procesos inobservables que ocurrían en una «caja negra». Solo se puede observar el estímulo y de lo que desde la caja negra se emite: una respuesta, en la forma de una conducta.
El concepto fue introducido por los autores de la corriente conocida como conductismo metodológico representada principalmente por autores como Tolman, Hull y Guthrie, entre otros.
Pero los antecedentes de este modelo remontan al conductismo inicial de principios del siglo XX. John B. Watson publicó en 1913 su famoso manifiesto conductista, sin embargo este autor postuló inicialmente un modelo básico de estímulo-respuesta (el que luego tendría diversas variantes) sin introducir el eslabón intermedio de la «caja negra», propiamente tal. Watson, tomando los resultados experimentales de Iván Pávlov acerca de los reflejos condicionados, pretendía acercar a la psicología al paradigma metodológico de las ciencias naturales. Su idea era renunciar al estudio de lo no observable (la psique, la conciencia y con mayor razón el inconsciente) y seguir el ejemplo de las «ciencias duras» como la física. Este desarrollo en los Estados Unidos se orientó a un fin muy práctico, consistente en la optimización de recursos para condicionar la respuesta de un individuo. La psicología experimental tomó los desarrollos hechos en Rusia por Pávlov destinados a dar una explicación biológica y una base material a la conducta humana. Watson se opuso no solo al concepto de conducta como algo innato, sino también a su determinación social o histórica, así como una radical negativa a que la psicología pudiese dedicarse al estudio de la conciencia. Propuso en cambio el carácter plenamente controlable y predecible de la conducta, llegando a plantear la posibilidad teórica de moldear completamente a un ser humano de acuerdo a un plan preciso (por ejemplo, hacer de un determinado niño un delincuente o un hombre sabio). Los ensayos con animales en psicología experimental podían validarse plenamente, puesto que no existían diferencias en los mecanismos que intervienen en la conducta humana y animal.
La incorporación de una instancia intermedia al modelo, de modo que en vez de definirse simplemente como estímulo-respuesta corresponde a los conductistas metodológicos, que agregan al modelo el eslabón intermedio de «organismo» (es decir, estímulo-organismo-respuesta), para luego definir que este sería una «caja negra».
El concepto de caja negra tiene implicaciones tanto a nivel filosófico como metodológico y epistemológico. Esas implicaciones llegan hasta la clasificación de escuelas psicológicas, en tanto que su metodología y visión de los seres humanos dependen de como entienden y usan (aunque sea implícitamente) este concepto. En ese sentido, se puede decir que la caja negra se ha transformado en uno de los centros de debate en la concepción moderna y postmoderna de lo humano.
Por extensión, el término se aplica actualmente a cualquier sistema o mecanismo de contenido desconocido (incognoscible o sin interés para el análisis del asunto que se trate) acerca del cual solo se considera lo que lo afecta y lo que produce. En este sentido lato, casi cualquier cosa puede ser descrita como una caja negra: un transistor, un algoritmo, un programa de computación, etc.
En los desarrollos teóricos más actuales en psicología, hay una reutilización ampliada del concepto, por ejemplo para designar en general cualquier estado intermedio de relaciones aún no conocidas y para postular modelos de investigación en los que a través de múltiples muestras de "entradas" y "salidas" se pretenda un acercamiento a la descripción y conocimiento de procesos psíquicos o neurológicos internos.
En un sentido distinto, se utiliza también en psicología de la comunicación, particularmente las teorías del constructivismo radical. Este «reciclaje» del término ocurre en el planteamiento de que cada individuo actúa frente a un otro como si este último fuese una «caja negra», cuya vida interna desconoce. De los procesos del otro solo se podría tener noticia a través de las señales que emite, y en consecuencia la comunicación no sería otra cosa que este intento de requerir tales señales.
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