Libro de notas

Edición LdN
Ciencias y letras por Salvador Ruíz Fargueta

Ciencias y letras, trata de acercar las dos culturas , favorecer su mestizaje. En realidad, sólo es una cultura que nos puede acercar más a nosotros mismos, a las complejas relaciones humanas, al mundo y a sus interrogantes. El autor, ingeniero y físico, es editor de La bella teoría. Publica los días 1 de cada mes.

¿Sólo sé que no sé nada?

En el último post hablaba sobre lo que sabemos que no es el espacio-tiempo. Sabemos que no es la referencia absoluta e inmóvil que suponíamos desde siempre, capaz de contener todo cuanto sucede, y eso, dada la importancia que tiene en nuestra ciencia este concepto esencial, es más bien poco. Ni siquiera sabemos, realmente, lo que es algo tan importante como es el espacio y el tiempo. Por otra parte, cuando hemos empezado a salir de nuestro planeta y a sondar la inmensidad de nuestro Universo hemos descubierto que desconocemos mucho más de él que lo que sabemos. Al final, resulta que la materia ordinaria que conocemos sólo es un 4% del total de la composición del Universo, después existe un 22% más compuesto por una materia extraña que llamamos materia oscura y otro 74% que llamamos energía oscura, y es la responsable de la aceleración del Universo. Sabíamos que el Universo se estaba expandiendo, pero creíamos que podría llegar el momento en que esa tendencia se podría invertir y empezar a contraerse por efecto de la atracción gravitatoria. Ahora sabemos que eso no podrá ocurrir pues en lugar de disminuir la expansión, esta se está acelerando. Se está dudando, también, de la propia teoría de gravitación de Newton. Existen dudas sobre su aplicación a aceleraciones muy bajas en el Universo profundo. Siguiendo el potente método científico, paso a paso desde Galileo, parece que empezamos a llegar a la famosa frase de Sócrates:” Sólo sé que no sé nada”.

Aceleraciones super pequeñas o cuando la ley de gravitación de Newton deja de funcionar

A principio de la década de 1980, un físico israelí llamado Mordehai Milgrom descubrió que a la escala c2/R (extremadamente pequeña, del orden de un billón de veces menor que la aceleración de la gravedad en la Tierra) deja de funcionar la famosa y clásica ley de gravitación Newton en las galaxias. Aunque durante muchos años fue ignorado su descubrimiento, a medida que se mejoraban los datos se fue haciendo evidente que la observación de Milgrom era correcta. La escala R es la escala de todo el Universo observable, inmensamente mayor que cualquier galaxia individual. La aceleración c2/R ocurre a esta escala cosmológica, y representa el ritmo al que se acelera la expansión del Universo. No existe razón evidente para que esta escala desempeñe ninguna función en absoluto en la dinámica de una galaxia individual, pero los datos nos han obligado a tomar conciencia de que sí lo hace. Si la conexión entre la materia oscura y la energía oscura o la escala de la expansión cosmológica o tal vez algo más radical son la causa de lo anterior, se entiende que, a esta aceleración, podemos descubrir una nueva física sin ninguna duda.

Algo más de lo que creemos que sabemos pero que todavía ignoramos
Para continuar con lo que creemos que sabemos pero que todavía ignoramos, podemos hablar de la teoría de cuerdas. Un ambicioso intento de formular una teoría que unifique todas las fuerzas y partículas elementales que existen en la Naturaleza. Pretende describir lo grande y lo pequeño y para ello supone que el Universo posee muchas más dimensiones de las que ahora suponíamos, y que las partículas son simples vibraciones de cuerdas increíblemente minúsculas. Muchos teóricos de cuerdas hablan y escriben como si la existencia de estas dimensiones adicionales (y partículas adicionales todavía no descubiertas) que la teoría conlleva fueran un hecho seguro, un hecho del que ningún científico competente puede dudar, pero la verdad es que se están dedicando millones de horas de estudio por miles de las mejores mentes, muy bien preparadas, en base a conjeturas y a pesar de la ausencia total y absoluta de cualquier análisis experimental. Esto no parece muy racional, y menos en el ámbito científico, pero está ocurriendo en cientos de universidades de todo el mundo, y después de más de 20 años los resultados son más bien exíguos. Creímos que iba a ser la explicación de todo y seguimos sin ninguna evidencia.

Las ciencias no tan exactas
La mecánica y la física fundamental han conseguido un halo de prestigio y de potencia que se asocia a su estrecha relación con las matemáticas, pero ¿sabemos realmente el verdadero papel de las matemáticas en las ciencias de hoy (en aras de su prestigio como ciencias)? El gran matemático francés, creador de la Teoría de las Catástrofes , René Thom ha puesto el punto sobre la i en esta cuestión. En física, cuanto se sale del dominio de las grandes leyes clásicas (gravitación, electromagnetismo …) en el que estas leyes se aplican plenamente, la situación del papel de las matemáticas se degrada rápidamente. En mecánica cuántica, el excelente arranque a partir del átomo de hidrógeno se va perdiendo poco a poco en la arena de las aproximaciones a medida que se avanza hacia situaciones más complejas. En la física del estado sólido y mecánica de fluidos, muchas leyes empíricas no poseen expresión matemática explícita, al igual que sucede en termodinámica, donde la ecuación de estado de un fluido real F(p,v,T)=0 no puede expresarse matemáticamente. Esta baja en el rendimiento del algoritmo matemático se acelera al pasar de la física a la química. La interacción entre dos moléculas un poco complejas elude toda descripción matemática precisa. En biología, excepción hecha de la teoría de poblaciones y de la genética formal, el uso de las matemáticas se reduce a la elaboración de modelos para algunas situaciones locales cuyo interés teórico es muy reducido y de limitado interés práctico. En fisiología, en etología, en psicología y en ciencias sociales, las matemáticas casi no aparecen si noes en la forma de recetas estadísticas cuya propia legitimidad resulta sospechosa. Desde luego, los especialistas saben de esta degeneración relativamente rápida de las posibilidades del instrumento matemático, pero la cuestión se airea poco a la vista del gran público. Se trata así como de compartir, en cierta forma, el prestigio de la mecánica y la física fundamental por su estrecha relación con las matemáticas.

Ciencia importante pero no omnipotente
Nuestra ciencia es importante para el desarrollo y la propia supervivencia de nuestra sociedad y nuestra especie. La tecnología que nos ha permitido desarrollar es asombrosa y ha cambiado nuestras vidas, pero esto no nos debe deslumbrar, nuestra ciencia no siempre es la ciencia omnipotente que nos quieren hacer creer y la Naturaleza, todavía, sigue siendo nuestra madre y nuestra gran maestra. Debemos avanzar con los pies bien en el suelo y con humildad. Somos unos recién llegados a este mundo y lo ignoramos, todavía, casi todo. Un simple virus de la gripe, uno de los organismos más simples, es capaz de estremecer todo el planeta con todos nuestros avances y tecnologías, y ni siquiera conocemos bien las leyes de nuestra propia sociedad, mucho más simples que las naturales que lo gobiernan todo. La prueba es la crisis económica que estamos pasando a nivel global. Todos los miles y miles de cabezas pensantes, políticos y economistas, fueron incapaces de “verlas venir”. Como indico en el post Historia, dignidad y efecto mariposa , estamos lejos de ser, ni siquiera, dueños de nuestro futuro, necesitamos de la Tierra, tiene mucho que enseñarnos todavía y por ello debemos respetar a las demás especies que la pueblan y a sus ecosistemas. De ello dependerá, por completo, nuestro futuro.

Salvador Ruiz Fargueta | 01 de septiembre de 2009

Comentarios

  1. unodetantos
    2009-09-01 21:32

    En primer lugar las leyes de Newton son en realidad una aproximación a las ecuaciones de campo de la Relatividad bajo un campo gravitatorio débil.

    De hecho el comportamiento anómalo de Mercurio no se explica mediante la mecánica Newtoniana. Sólo cuando aplicamos las ecuaciones de Newton tenemos una descripción exacta del movimiento de Mercurio. De hecho, el único comportamiento posible para ese planeta según la mecánica Newtoniana era la existencia de otro planeta. Vulcano se le llamó y se comenzó a buscar frenéticamente sin éxito.

    Si siquiera las leyes de Newton se cumplen a escala local, pues ya te puedes imaginar a escala cosmológica.

    Como ves, no comparto tu punto de vista de que “sólo se que no se nada”. En algunos casos sabemos perfectamente lo que no sabemos. Es decir, no tenemos las respuestas pero sí las preguntas y eso es un paso importantísimo.

    Argumentas que nos es imposible saber qué pasa fuera incluso de un átomo de hidrógeno… El que no sepamos resolver exactamente una ecuación no significa que no la podamos aproximar con la precisión que queramos. Es como decir que no conocemos el número Pi porque somos incapaces de calcular todos sus decimales. En realidad podemos hacerlo con la precisión que queramos (como en el caso de cualquier átomo o molécula), pero otra cosa es que sirva para algo semejante despliegue de recursos.

    Por otro lado, argumentas que hay ramas de la física cuyo comportamiento es completamente indeterminista. Falso. Incluso la mecánica cuántica es completamente determinista. La ecuación de Schödinger (o la de Dirac) son completamente deterministas. Tú le das el estado inicial del sistema y te determinan perfectamente la evolución del mismo.

    El problema es que según el principio de incertidumbre no podemos llegar a saber el estado inicial del sistema.

    La física del estado sólido necesita un planteamiento estadístico debido fundamentalmente a que trata con un número exagerado de componentes. Incluso con una simulación de ordenador (y he hecho muchas), el trabajar con redes de más de 2000 elementos ya es un trabajo arduo para el ordenador. Pues imagínate un tratamiento de un número de avogadro de moléculas…

    Pero eso no significa que los planteamientos estén equivocados, de hecho es maravilloso el que hayamos conseguido siquiera sacar conclusiones macroscópicas a partir de hechos microscópicos.

    Con respecto a la teoría de cuerdas, es cierto que aún no hay ninguna prueba que sea falsable. Pero eso no significa que no sea cierta. Sólo llevamos 20 años con ese problema y si piensas que es mucho, piensa en cuánto tiempo se han resuelto algunos problemas como el teorema de Fermat…

    Yo desde mi punto de vista soy escéptico a que la teoría de cuerdas llegue a buen fin, pero nunca se sabe… De todas formas el que por ahora mediante una descripción matemática abstracta se hayan llegado averiguar principios físicos fundamentales, es algo que hay que tener en cuenta.

  2. Marcos
    2009-09-01 21:53

    Creo que no es la intención de Salvador criticar la método científico o poner de relieve sus carencias, sino todo lo contrario. Lo que sí hace, obviamente, es destacar como certezas científicas se vienen abjo con el paso del tiempo, pero siempre a través del método científico. En Menéame tampoco lo entendieron.

    Saludos

  3. Salvador
    2009-09-02 17:57

    Efectivamente, Marcos esa era mi intención. Lo que intenta aclarar Unodetantos sobre las leyes de Newton se sabe desde la relatividad general de Einstein, y no voy a descubrir ahora nada. Lo que no se sabía es el comportamiento anómalo al que aludo sobre las galaxias y que puede modificar la ley clásica de Newton y dar alguna luz sobre la materia oscura.

    Sobre el comportamiento indeterminista no he dicho nada en el artículo, sólo indico la inexistencia de una expresión matemática explícita en muchas leyes empíricas. Como decía René Thom bajo rendimiento del algoritmo matemático.

    Tampoco hablo para nada de planteamientos equivocados de la ciencia. Precisamente los planteamientos de los que partimos lo que cuestiona al final son principios muy intuitivos como son el espacio y el tiempo. Gracias a la ciencia sabemos que no son lo que pensábamos y llegaremos a una nueva revolución, que nos hará ver nuestro mundo de forma completamente diferente.

    Finalmente, tal como indico en el último párrafo creo en una “Ciencia importante pero no omnipotente”, como muchas veces nos hacen creer y en cuya base se encuentra una actitup prepotente hacia nuestro entorno natural.

    Sobre menéame no me extraña que no se haya entendido. Todo el artículo se condensa en una frase y sobre esa frase todo el mundo empieza a divagar, la mayoría de las veces.



LdN en Twiter

Publicidad

Publicidad

Libro de Notas no se responsabiliza de las opiniones vertidas por sus colaboradores.
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons
Desarrollado con TextPattern | Suscripción XML: RSS - Atom | ISSN: 1699-8766
Diseño: Óscar Villán || Programación: Juanjo Navarro
Otros proyectos de LdN: Pequeño LdN || Artes poéticas || Retórica || Librería
Aviso legal