¿Para qué sirve un niño?

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La importancia de la investigación básica.

El secretario de la Real Sociedad Británica de Ciencias se levantó y dijo, dirigiéndose a la concurrencia:

—Tiene la palabra el señor Faraday.

—Señores miembros de la Real Sociedad de Ciencias, invitados y colaboradores: en la conferencia de hoy, en lugar de disertar sobre un tema científico, voy a realizar ante ustedes un experimento. Pero antes, permítanme una breve introducción histórica. Como saben, Oersted, Ampère y Arago han demostrado que la corriente eléctrica puede dar lugar a fenómenos magnéticos. Cuando se coloca una aguja magnética (una brújula) sobre un alambre de cobre inactivo, la aguja toma la dirección norte-sur. Al hacer pasar corriente por el cable, la aguja se desvía. Si el alambre se arrolla en forma de una bobina y se hace pasar corriente, la bobina se comporta como un imán, con dos polos norte y sur, exactamente iguales que los polos correspondientes de un imán ordinario.

Los científicos y la religión

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En 1914, el psicólogo James Henry Leuba realizó una encuesta entre 1000 científicos de los Estados Unidos, seleccionados aleatoriamente, a los que preguntó si creían en un Dios personal, que definió así: un Dios en comunicación intelectual y afectiva con la humanidad, esto es, un Dios a quien se puede rezar, esperando recibir respuesta. Entre los que contestaron a la encuesta, el 41,8% respondió afirmativamente, otro 41,5% negativamente, el resto no supo o no quiso contestar. De ahí, Leuba sacó la conclusión de que, a medida que avanzara la ciencia, la fe en Dios disminuiría, y predijo que a finales del siglo XX prácticamente todos los científicos serían ateos.

En 1996, Larson y Witham repitieron la encuesta de Leuba utilizando exactamente la misma pregunta, para que los resultados fuesen comparables. Descubrieron que la proporción de los que contestaban afirmativamente se mantenía en 39,3%, mientras los que contestaban negativamente pasaban a ser 45,3%. Las cifras eran, por tanto, aproximadamente las mismas que ochenta años antes. Como dicen los autores en su artículo, si en 1914 lo sorprendente era el alto número de ateos, en 1996 lo sorprendente fue el alto número de creyentes.

Estas dos encuestas presentan un problema: Leuba y sus imitadores tienden a considerar ateos a todos los que contestaron negativamente a su pregunta. Pero tanto los ateos, como algunos agnósticos, como los indiferentes, además de los que creen en un Dios no personal, se sentirían obligados a contestar negativamente a una pregunta tan específica.

El quinto nivel de la evolución

La teoría de la evolución está muy bien establecida por la evidencia científica, pero dista mucho de explicarlo todo. Quedan pendientes algunos enigmas, cuya resolución no parece que vaya a ser inmediata. Por ejemplo:

·         El origen de la vida. No tenemos una idea clara de cómo, cuándo y dónde sucedió. Hay muchas teorías, pero ninguna se ha comprobado. Lo que es peor, es muy difícil que sea posible comprobarlas, porque el origen de la vida, más que un hecho científico, es un hecho histórico. Para verificarlo, no basta con reproducirlo en el laboratorio, es necesario encontrar pruebas documentales de que fue así como ocurrió, y no de otra manera. Es muy probable que dichas pruebas sean imposibles de encontrar, porque seguramente se han perdido todos los rastros paleontológicos del origen de la vida.

Los medios de comunicación saludan cada pequeño avance en este campo (como la reciente inserción de un cromosoma fabricado artificialmente en una célula de levadura) como si estuviésemos a punto de conseguir crear vida en el laboratorio. En realidad, estamos muy lejos de hacerlo. Para ello sería necesario mezclar un conjunto de moléculas artificiales (proteínas y ácidos nucleicos), introducirlas dentro de una membrana lípido-proteica, y conseguir que lo que salga de ahí esté vivo, que no sea un cadáver de célula. El último paso es el más difícil, porque en realidad aún no sabemos lo que es la vida.

Precariedad de las teorías científicas

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Respecto a las teorías científicas, es bueno mantener cierta dosis de escepticismo. No se trata sólo de que estas teorías sean siempre simples aproximaciones que se van afinando con avances sucesivos, como pasó con la gravitación de Newton y la relatividad general de Einstein, caso citado en un artículo anterior. También es posible que una teoría científica, después de décadas, siglos o incluso milenios de dominio total, resulte ser simplemente errónea. Esto ha ocurrido tantas veces en todas las ciencias, que no es malo recordarlo con una muestra de algunos de los casos más señeros.

·         En astronomía, la teoría de la quintaesencia de Aristóteles, que sostenía que los cuerpos celestes no están hechos de la misma materia que los de la Tierra, fue la teoría estándar durante casi dos mil años.

·         En matemáticas, el problema de la cuadratura del círculo con regla y compás acaparó esfuerzos durante siglos, hasta que se demostró que no tiene solución. A pesar de ello, los aficionados siguen intentándolo, pero al menos los profesionales ya no tienen que perder el tiempo con las supuestas demostraciones que les presentan regularmente.

Lavoisier

·         En química, la teoría del flogisto, que dominó durante casi un siglo, trataba de resolver el problema de la combustión suponiendo que un cuerpo que se quema pierde una parte de su sustancia (el misterioso flogisto). La realidad resultó ser precisamente la opuesta. En lugar de perder flogisto, los cuerpos que arden absorben oxígeno, como demostró Lavoisier a finales del siglo XVIII.

·         En física, durante casi medio siglo, a finales del siglo XIX, nadie dudó de la existencia del éter, una sustancia misteriosa, con propiedades extrañas, que debía servir de soporte para el desplazamiento de las ondas electromagnéticas. A principios del siglo XX se llegó a la conclusión de que tal éter no existe.

La predicción del futuro social y la corrección política

2001, una odisea del espacio

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Los científicos suelen equivocarse al predecir el futuro de la ciencia. Los escritores de ciencia-ficción también, especialmente cuando tratan de predecir avances técnicos. Considérese la película 2001, una odisea del espacio. Casi todos los avances que propone para ese año resultaron equivocados. Trece años después de la fecha del título, no tenemos una base en la luna, ni viajes tripulados a Júpiter, ni inteligencia artificial propiamente dicha, ni hibernación de seres humanos...

Viene a cuento recordar la tercera ley de la futúrica, formulada por Isaac Asimov, que dice que más importante que predecir acertadamente los avances científicos futuros es predecir sus consecuencias sociales. No habría sido una buena historia de ciencia-ficción la que se hubiese limitado a predecir el automóvil sin prever el problema del aparcamiento.

¿Tiene futuro la investigación científica?

Acelerador LHC del CERN

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En las últimas décadas ha proliferado en los países de la Unión Europea y los Estados Unidos la tendencia a dar preferencia a la investigación aplicada sobre la investigación básica. Ya sé que existen convocatorias especiales de financiación para proyectos de investigación básica, pero habría que aclarar qué es lo que entienden por tal los organismos encargados de asignar los presupuestos de investigación.

Esta es la definición que da la Wikipedia de la investigación básica: ciencia o investigación científica que se lleva a cabo sin fines prácticos inmediatos, sino con el fin de incrementar el conocimiento de los principios fundamentales de la naturaleza o de la realidad por sí misma.

La investigación básica por excelencia es la Matemática pura. Otro ejemplo de investigación básica es el esfuerzo de los sistemáticos y taxonomistas por catalogar la biodiversidad. En un mundo amenazado, en el que muchas especies vivas están en peligro de extinción, apenas hemos catalogado la mitad de las existentes (algunos expertos piensan que muchas menos). Se trata de un trabajo con aplicaciones prácticas potencialmente enormes, pero no inmediatas, pues nos exponemos a perder muchas especies que podrían proporcionarnos sustancias útiles. 

Por otra parte, el trabajo de los investigadores (de todos, no sólo de los que se dedican a la investigación básica) se está convirtiendo en una carrera de obstáculos. 

• Para ser bien evaluados, hay que publicar lo más posible. 
• Para mantenerse al día, hay que leer cada vez más artículos, en Internet o en revistas especializadas, cuyo número también prolifera. 
• Hay que dedicar un tiempo considerable (algunos lo evalúan en el 50%) a maquillar las propuestas de proyectos de investigación, de manera que se adapten a lo que los gestores de los fondos de investigación quieren encontrar en ellas. 

No parece muy lejano el momento en que los investigadores no podrán hacer otra cosa que leer y escribir artículos y realizar labores administrativas, sin que les quede tiempo para investigar. Cuando esto ocurra, la investigación científica se detendrá. La tecnología seguirá avanzando por inercia durante bastante tiempo: hubo avances tecnológicos importantes durante la edad Media europea.

Todo esto se complica, porque los criterios utilizados por los gestores de los fondos de investigación cambian con la misma frecuencia que las personas que ocupan dichos cargos. En las últimas décadas, hemos asistido al vaivén entre favorecer los grupos de investigación grandes (que se supone aprovechan mejor los recursos) y pequeños (que pueden estar menos esclerotizados). Por otra parte, la crisis económica ha afectado negativamente los presupuestos dedicados a la formación, con lo que cada vez se hace más difícil encontrar financiación para los doctorandos. La consecuencia es que los grupos de investigación no se remozan ni rejuvenecen, un fenómeno que tiene mayor impacto en los campos de investigación básica sin aplicación inmediata.

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Manuel Alfonseca

La partícula de Dios

Peter Higgs

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Con el descubrimiento hace dos años del bosón de Higgs, la prensa generalista y algunos científicos han lanzado las campanas al vuelo. Tal como lo presentan, este descubrimiento completa la teoría estándar de física de partículas, por lo que ya lo sabemos todo y no necesitamos a Dios. De ahí el nombre impuesto al bosón de Higgs, con el que Higgs, por cierto, no está de acuerdo.

Es verdad que el descubrimiento de una partícula cuya existencia se predijo casi medio siglo antes es un éxito espectacular de la teoría estándar, comparable al éxito que alcanzó en 1846 la teoría de la gravitación universal de Newton con el descubrimiento del planeta Neptuno, cuya existencia había sido predicha poco antes por Le Verrier y Adams. También entonces se dijo que ya lo sabemos todo. 

Quedaba, es verdad, un cabo suelto, una discrepancia de apenas 43

Urbain Le Verrier

segundos de arco por siglo en la precesión de la órbita de Mercurio. Le Verrier intentó repetir su éxito y predijo que esa discrepancia se debía a un planeta desconocido situado entre Mercurio y el Sol, al que incluso dio nombre: Vulcano. Durante 60 años, los astrónomos buscaron el misterioso planeta sin encontrarlo, porque el problema, en este caso, estaba en la propia teoría de Newton, que acabó convirtiéndose en una primera aproximación y pasó el testigo a una nueva teoría que sí explicaba la discrepancia: la relatividad general de Einstein.

¿Podría pasarle algo parecido a la teoría estándar de física de partículas? ¿Vendrá también su mayor éxito seguido por su primer fracaso? ¿Queda algún cabo suelto en esta teoría, algo que aún no hemos sabido resolver?

La respuesta a la última pregunta es afirmativa. La teoría estándar de física de partículas tiene pendientes las siguientes cuestiones:

La ciencia es una herramienta

Francis Bacon

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La utopía La nueva Atlántida, de Francis Bacon, contemporáneo de Galileo y pionero de la moderna filosofía de la ciencia, describe una sociedad perfecta que surge automáticamente de la práctica de la ciencia, a la que los habitantes de la isla de Bensalem han convertido en la base de su sociedad y de su gobierno. Como muchos de sus seguidores enciclopedistas, que un siglo después crearon el mito del progreso indefinido (véase mi artículo El mito del progreso en la evolución de la ciencia), Bacon creía que la ciencia del futuro llegará a salvar al hombre, que algún día conseguirá resolver todos los problemas humanos, abriendo paso al paraíso en la Tierra.

Este error es muy frecuente. A menudo se confunden las herramientas con el bien que se puede hacer con ellas, olvidando que las mismas herramientas también pueden emplearse mal. Veamos algunos ejemplos, entre otros miles que podrían aducirse:

·         Un martillo se puede utilizar para colocar una obra de arte donde todo el mundo pueda verla, pero también puede servir para destruirla, como intentó hacer un loco con la Piedad de Miguel Ángel.

·         Un escalpelo puede salvar una vida, ayudando a un cirujano a extirpar un tumor maligno, pero también puede servirle a un asesino para matar a su víctima.

·         Una bomba atómica podría desviar un asteroide que amenaza provocar una catástrofe al estrellarse contra la Tierra, pero también puede obliterar una ciudad, matando a cientos de miles de personas.

Isaac Asimov

·         En un artículo publicado en 1970 (The sin of the scientist, incluido en la colección The stars in their courses) Isaac Asimov se pregunta si la ciencia puede utilizarse para hacer el mal. Su respuesta es inequívoca: ¡Sí!. Y señala, como el peor pecado de los científicos en toda la historia, la invención de los gases venenosos durante la primera guerra mundial (hoy se llaman armas químicas).

La ciencia es una herramienta y las herramientas no son ni buenas, ni malas. Lo que es bueno o malo es el uso que se haga de ellas. La ciencia puede contribuir, y lo ha hecho, a la mejora del mundo y de la humanidad, pero no puede salvar al hombre de su propia maldad, porque también le proporciona mayores medios para ejercerla.

¿Hay, por tanto, algo por encima de la ciencia? ¡Por supuesto! La ciencia estudia los fenómenos y formula teorías para explicarlos. Funciona exclusivamente en el modo indicativo: esto es así (descripción); esto lo causa aquello (explicación). Desde que Aristóteles formalizó la lógica, se sabe que no se puede deducir, de dos premisas en indicativo, una premisa en imperativo. La ciencia no puede llevar a una conclusión del tipo: debes hacer esto y no lo otro.

Como cualquier otra herramienta, la ciencia debe estar bajo el control de la ética. No vale decir: puede hacerse, luego debe hacerse. Gracias a la ciencia, hoy podemos destruirnos a nosotros mismos. ¿Debemos hacerlo?

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Manuel Alfonseca

El tiempo, ¿una ilusión?

Albert Einstein, 1947

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Los físicos tienen tendencia a negar la existencia real del tiempo irreversible y a veces lo consideran una ilusión, un fenómeno psicológico, una apariencia. En una carta de pésame que escribió Einstein en 1955, dijo: ...la distinción entre pasado, presente y futuro es sólo una ilusión, aunque persistente. Curiosa manera de consolar a quien ha perdido a un ser querido. Sus razones para decirlo fueron estas:

·         Si en las ecuaciones de la gravitación universal de Newton se cambia el signo de la variable que representa el tiempo, las ecuaciones no cambian. Si viésemos la película de un proceso gravitatorio, la teoría predice que no seríamos capaces de detectar si la proyección está al derecho o al revés.

·         Lo mismo ocurre con las ecuaciones de Maxwell, que describen el comportamiento de las ondas electromagnéticas.

·         Lo mismo ocurre con las ecuaciones de Einstein, que sustituyen a las de Newton para describir la gravedad.

·         Lo mismo ocurre con la ecuación de Schrödinger, base de la mecánica cuántica.

El problema es que las ecuaciones mencionadas no constituyen toda la física. El segundo principio de la termodinámica implica la existencia de una flecha del tiempo. Y como dijo en 1928 el inventor de este término (Eddington), si tu teoría se opone al segundo principio... le espera el colapso en la más profunda humillación.

Toda teoría física es una abstracción en la que siempre se simplifica, se eliminan partes de la realidad. Si la irreversibilidad del tiempo es una de esas simplificaciones, no es de extrañar que el resultado final sea reversible. En los hechos reales, en cambio, no hay abstracción que valga. Hay que aplicarles a la vez todas las teorías de la física. También el segundo principio de la termodinámica. Si lo hacemos, la supuesta simetría temporal desaparece.

• Una de las primeras aplicaciones de la teoría de Newton describe la caída de una manzana. Si se

  

  Newton y su manzana

  proyecta una película que muestra en el suelo varios pedazos de manzana, que de pronto se ponen en movimiento y se reúnen en una sola pieza de fruta, que después sube hacia arriba hasta quedar sujeta a un árbol, ¿tendríamos dificultad para saber si está proyectada al derecho o al revés? El hecho de que no la tengamos es consecuencia del segundo principio de la termodinámica.
• Esto se aplica también a los movimientos de los cuerpos celestes. Imaginemos una grabación de la órbita de Mercurio en la que se pueda ver el sol. Estudiando el movimiento de las manchas solares podríamos deducir si la película está proyectada al derecho o al revés. Las manchas solares son consecuencia de fenómenos termodinámicos.
• La desintegración radiactiva es otro ejemplo de un proceso reversible en teoría, pero irreversible en la práctica, hasta el punto de que la proporción de uranio-238 y plomo-206 en una roca nos proporciona un método fiable para calcular su edad. La cadena de desintegraciones del uranio al plomo es muchísimo más probable que la cadena inversa, aunque las teorías físicas digan que podría ser reversible.
• Diga lo que diga la ecuación de Schrödinger, la mecánica cuántica, en la interpretación de Copenhague, exige la irreversibilidad del tiempo. Si un fotón impacta contra un electrón con cierta energía, el electrón queda en dos estados de espín superpuestos. Si se mide el espín, la superposición cuántica colapsa en un valor positivo o negativo. Este proceso implica una dirección del tiempo: primero viene el impacto del fotón, luego el electrón en dos estados superpuestos, finalmente una medida y un colapso cuántico. El proceso inverso no puede darse.

En todos estos ejemplos, en cuanto se hace intervenir toda la física sin excluir la termodinámica, la supuesta reversibilidad del tiempo desaparece.

Parece que los físicos tienen tendencia a poner sus teorías por encima de la realidad, haciendo lo contrario de lo que exige el método científico. Ni siquiera grandes hombres como Einstein estuvieron exentos de ello.

Otro día hablaremos de la causalidad.

Hilo El Tiempo: Siguiente

Manuel Alfonseca

¿Diseño inteligente o evolución al azar?

Charles Darwin

Como toda teoría científica, la de la evolución será siempre provisional, pero en siglo y medio ha quedado muy bien contrastada. No es probable que venga una revolución que la declare obsoleta o equivocada, quizá tan sólo algún ajuste fino, como le pasó a la física de Newton con la teoria de la relatividad general de Einstein. Cualquier ataque contra la teoría de la evolución debería basarse en la constatación de hechos discrepantes, que hasta ahora no se han presentado.

El problema es que algunos de los que defienden la teoría de la evolución dan un paso más y caen en el mismo pecado del que acusan a sus oponentes, presentando elucubraciones filosóficas y afirmaciones dogmáticas como si fuesen teorías científicas contrastables.

Como cualquier teoría científica, la teoría de la evolución es un conjunto de hipótesis para explicar hechos conocidos, susceptibles de que se pueda demostrar que no son correctas. Se basa en la constatación comprobada de que las especies cambian, y estudia los mecanismos que pueden llevar a ello: mutaciones, ADN, selección natural... Cualquier connotación filosófica que se añada no tiene carácter científico, tanto si se afirma, con los creyentes, que detrás de todo hay un diseño inteligente, como si se dice, con los ateos, que todo es únicamente consecuencia de la casualidad.