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| Leonard Nimoy como el Sr. Spock |
Una de las formas en que
avanza la ciencia es construyendo modelos,
que a menudo están formados por conjuntos más o menos complejos de ecuaciones
matemáticas, y tratando de comprobar si dichos modelos se adaptan o no
al funcionamiento del mundo real, tal como nos lo describen nuestros sentidos y
nuestros instrumentos.
Al construir y utilizar un
modelo tenemos que distinguir dos fases:
- Ajuste del modelo:
consiste en asignar valores a los parámetros del modelo para conseguir que
este se ajuste a los datos que ya tenemos sobre el mundo real. Un modelo
que no esté ajustado a dicho conocimiento previo sería totalmente inútil.
- Validación del modelo: consiste en utilizar el modelo para realizar predicciones
sorprendentes que nadie habría podido prever sin ayuda del modelo.
Si dichas predicciones se confirman, se transforman en predicciones acertadas sorprendentes, que
validan el modelo. Sin embargo, la validación nunca es definitiva, porque
una nueva predicción sorprendente desacertada podría invalidarlo en
el futuro.
Veamos algunos ejemplos:
- La teoría de la gravitación universal de Newton se ajustó para explicar las tres leyes experimentales de Kepler,
que se conocían desde principios del siglo XVII. El valor de G, por
ejemplo, fue ajustado para que dichas leyes fueran predichas correctamente
por el modelo. Pero la teoría de Newton no se consideró válida hasta que
realizó varias predicciones acertadas sorprendentes, la más espectacular
de las cuales fue la predicción de la existencia del planeta Neptuno por
Adams y Le Verrier. Lo malo es que, poco después de su gran éxito, vino su
gran fracaso: la predicción
sorprendente desacertada por Le Verrier de la existencia de
un planeta desconocido (Vulcano) entre Mercurio y el sol, que hoy sabemos
que sólo existe en la serie Star Trek, pues el señor Spock pretende
proceder de dicho planeta inexistente. Esta predicción hizo necesario
sustituir la teoría de Newton por un modelo más aproximado.
- La teoría de la relatividad general de Einstein se ajustó para explicar todo lo que la teoría de Newton había
predicho correctamente, y también para corregir lo que había predicho incorrectamente.
Se consideró validada cuando hizo dos predicciones
acertadas sorprendentes: la desviación de la luz al pasar
cerca de una gran masa (como el sol), confirmada por Eddington en 1919, y
el corrimiento al rojo gravitacional de la luz del sol, comprobado en
1959. Después ha habido otras, como la existencia de las ondas
gravitacionales. Hasta ahora, esta teoría no ha dado lugar a ninguna predicción
sorprendente desacertada, por lo que sigue siendo válida.
- La teoría del Big Bang, ideada por
Georges Lemaître en 1931, fue ajustada para explicar la ley
de Hubble-Lemaître, descubierta por Lemaître cuatro años antes, y por
Hubble dos años después de Lemaître. En 1948, George Gamow, Ralph Alpher y
Robert Herman realizaron dos predicciones sorprendentes consecuencia
de esta teoría: la composición media de la materia bariónica del cosmos, y
la existencia de una radiación cósmica de fondo. Ambas fueron confirmadas
(y por tanto se convirtieron en predicciones
acertadas sorprendentes) durante los años 60, lo que
convirtió a la teoría del Big Bang en la única teoría cosmológica
válida en ese momento.
- El modelo cosmológico estándar,
formulado a principios del siglo XXI. Sus seis parámetros independientes
se han ajustado para que la teoría explique correctamente las ondas
acústicas que se detectan en la radiación cósmica de fondo, que se
conocían antes de la formulación del modelo. De hecho, cinco de los
parámetros se han ajustado para conseguir que el sexto (la curvatura del universo)
sea lo más próximo posible a cero (universo plano). Sin embargo,
esta teoría no ha sido validada, y en la actualidad se encuentra en la
situación en que estaba la relatividad general entre 1915 y 1919 (o sea,
es una teoría bien ajustada, pero no validada).
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| Radiación cósmica de fondo de microondas |
¿Cómo podría validarse la
teoría cosmológica estándar? ¿Ha hecho alguna predicción sorprendente
que podamos confirmar? Pues sí, la ha hecho. Predice que el universo contiene
algo que no sabemos lo que es (por eso se llama materia
oscura) con una masa cinco veces mayor que la de la materia
bariónica que conocemos. Si en el futuro se descubriese que efectivamente
existe la materia oscura, y que su masa es precisamente la prevista, la teoría
cosmológica estándar quedaría validada... por el momento, hasta que otra de sus
predicciones sorprendentes (quizá la existencia y el valor de la energía oscura) resultara ser falsa. Entonces
habría que buscar otro modelo que la sustituyera. De hecho, ya hay alguno por
ahí, llamado MOND (Modified Newtonian Dynamics) que afirma no
necesitar la hipótesis de la materia oscura para explicar los movimientos
de las galaxias (véase también aquí).
Así es como avanza la
ciencia.
Manuel Alfonseca
Agradezco
a Juan Rojas, que me sugirió este artículo
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