Posts etiquetados ‘física’

«Puedo muy bien presumir, santo padre, que algunos, al saber que en este libro mío De revolutionibus orbium caelestium adjudico algunos movimientos a la Tierra, exclamarán que, ya que sostengo tales puntos de vista, deberían sacarme a silbidos del escenario […] Por ello he dudado durante largo tiempo en publicar estas reflexiones escritas para demostrar el movimiento de la Tierra, pues pensaba que tal vez fuera mejor seguir el ejemplo de los pitagóricos y otros, que se limitaron a impartir sus misterios filosóficos sólo a sus íntimos y amigos, sin escribirlo, transmitiéndolos de boca en boca, como atestigua la carta de Lisis a Hiparco. […] Al considerar este asunto, el miedo a las burlas que mi nueva y aparentemente absurda opinión arrojaría sobre mí casi me persuadió de abandonar el proyecto».

Nicolás Copérnico. Dedicatoria al papa Pablo III de su obra Sobre las revoluciones de los orbes celestes.

«[…] ningún problema ha dado lugar a más nobles y bellas especulaciones […] que el de saber si el uso de las matemáticas en la física […] es oportuno o no […]. Es bien sabido que Platón creía que las matemáticas son particularmente apropiadas a las investigaciones de la física, por eso él mismo acudió en varias ocasiones a ellas para explicar los misterios físicos. Pero Aristóteles mantenía un punto de vista muy diferente y explicaba los errores de Platón por su excesiva adhesión a las matemáticas».

Jacopo Mazzoni. Citado en A. Koyré, “Galileo y Platón”.

«Y en medio de todo permanece el Sol. Pues, ¿quién en ese bellísimo templo pondría esa lámpara en otro lugar mejor, desde el que se pudiera iluminar todo? Y no sin razón le llaman lámpara del mundo […]».

Nicolás Copérnico. Sobre las revoluciones de los orbes celestes.

«La Geometría es una y eterna,  y resplandece en la mente divina, siendo la participación en ella concedida a los hombres una de las causas de que éste sea imagen de Dios.

[…]

En verdad, el Sol está en el centro del mundo, es el corazón del mundo, la fuente del calor, el origen de la vida y del movimiento mundanal. Y parece que el hombre debe renunciar con ecuanimidad a ese trono regio. El cielo es para el Señor celestial, el Sol de la justicias, si bien otorgó la Tierra a los hijos de los hombres. Pues si bien Dios no tiene cuerpo ni precisa de un habitáculo, con todo, más poder con que gobernar el mundo se manifestará en el Sol (en el cielo, como se dice en varios lugares de las Escrituras) que en todos los demás globos».

Johannes Kepler. Conversación con el mensajero sideral.

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En un discurso de 1894, el físico y futuro premio Nobel (1907) Albert Abraham Michelson dijo lo siguiente:

«Las leyes fundamentales y los hechos más importantes de la ciencia física ya han sido descubiertos, y actualmente están tan firmemente establecidos que la posibilidad de que sean alguna vez suplantados como consecuencia de nuevos descubrimientos es sumamente remota. […] Nuestros futuros descubrimientos habrá que buscarlos en la sexta posición de la coma decimal».

Lo curioso es muy pocos años más tarde, gracias a sus experimentos sobre la velocidad de la luz con Edward Morley, el propio Michelson contribuyó a colocar los fundamentos de la relatividad especial de Albert Einstein. Una teoría novedosa que rompía con el modelo del universo newtoniano que tanta seguridad y certeza le daba a Michelson en 1894. La física ya no estaba completa y acabada, como la cosmología de Aristóteles. Quedaba todavía mucho por hacer.

Cuando un visitante contempla la catedral de León puede quedar realmente asombrado por su elegante diseño. Quizá, incluso, hasta llegaría a plantearse por qué ese edificio está configurado de esa manera concreta y no de cualquier otra: podría estar pintado de azul, tener diez naves en lugar de tres o un mosaico gigante de estilo bizantino en lugar del rosetón principal del pórtico central. Desde luego, es una pregunta de lo más interesante cuya respuesta consistiría en una explicación del arte gótico —el estilo en el que se enmarca el edificio—, del que son típicas estructuras arquitectónicas como los arcos ojivales, las bóvedas de crucería o las enormes vidrieras por las que penetra abundante luz. A su vez, la arquitectura gótica requiere de conceptos como Medievo, cristianismo, burguesía y cultura urbana para ser comprendida. Y así sucesivamente. Este tipo de apelación a causas culturales, religiosas o sociales lo llama el físico teórico David Deutsch explicación de alto nivel. Pero, ¿hay otras posibles explicaciones de por qué fue construida la catedral de León en el siglo XIII justamente así?

Sí, están las hipotéticas explicaciones de nivel inferior o reduccionistas. Si el edificio, como sabemos por la física contemporánea, es una entidad natural compuesta de átomos y éstos siguen las leyes físicas conocidas, ¿no cabe la posibilidad de explicar su existencia como el resultado final de un intrincadísimo movimiento de partículas y moléculas que hoy un día no podemos computar? Así pues, en un futuro próximo o lejano acaso sería posible que diseñemos una especie de super-ordenador (una versión contemporánea del antiguo demonio de Laplace) que sea capaz de, a partir de un estado inicial del universo, determinar y mostrarnos un informe de datos con las trayectorias, los choques y todas las vicisitudes de las partículas del mundo relacionadas con lo que llamamos Edad Media, arte gótico y catedral de León. Muy bien, ¿y entonces qué? Aunque daríamos cuenta con una precisión muy alta de por qué los átomos de la catedral están allí y estructurados de aquella forma específica, no lograríamos explicar nada útil si prescindimos de los conceptos de alto nivel que mencionamos anteriormente. De nada nos sirve mencionar como causa a un conjunto aséptico de vectores sin hablar del contexto socioeconómico del León medieval o del simbolismo de la luminosidad en el gótico. En este sentido, las explicaciones rigurosas y completas deben aunar factores de niveles superiores e inferiores para conseguir un valor explicativo fructífero.

Desde la década de los años treinta del siglo XX, algunos filósofos se han propuesto unificar las ciencias o reducirlas a la física básica. Al fin y al cabo, si todo lo existente en el universo (el universo cognoscible, de los fenómenos) está compuesto de materia y energía, también los presuntos aspectos “elevados” y propiamente humanos como las experiencias estéticas del arte o la religión (y sus derivados, como las catedrales) serían reducibles a quarks o elementos fundamentales de la materia. Esta postura filosófica es conocida como fisicalismo y tiene numerosas variantes. Para comprenderlo debemos tener en cuenta que todo pensamiento estético o religioso, por ejemplo, está en la mente o el cerebro de un individuo. Ese individuo ha evolucionado, como todos los seres vivos, a partir de la selección natural darwiniana. Del mismo modo, los componentes de la vida son elementos de la tabla periódica, algunos cocinados por la alquimia estelar (en expresión de Carl Sagan), y el propio hidrógeno presente ya desde el Big Bang, que juntos conforman, en suma, la base de todo. Además, en un universo cerrado donde sólo hay interacción entre materia y energía no hay mucho lugar para entidades sobrenaturales como dioses o fuerzas místicas. Ni siquiera dentro de la misma catedral de León, que únicamente parece ser un homenaje a la laboriosidad y el buen hacer de los artistas medievales de la Corona de Castilla.

La continuidad sustancial ontológica de la composición de una lechuga, un rascacielos y el Dalai Lama es clara. Todos tienen en común su naturaleza como entidades materiales compuestas de quarks. En ese sentido no hay diferencia en cuanto a su sustancia constitutiva básica, pero sí en cuanto a organización de esos quarks y átomos; por eso tales entidades presentan aspectos distintos y las propiedades particulares que les caracterizan. Tanto la organización atómica como la complejidad decretan el aspecto observable del amasijo de partículas que compone todas las cosas materiales y, en definitiva, son realmente importantes para la ciencia. Y aunque las explicaciones a partir de quarks no posean un valor práctico, no hay razones fuertes para suponer que hay algún tipo de desnivel misterioso e insalvable entre las cosas materiales. A pesar de su inutilidad, las descripciones reduccionistas son posibles gracias a los elementos básicos que todas las cosas del universo tienen en común.
Publicado por primera vez en Hablando de Ciencia.

Al parecer, se ha extendido el rumor, basado en la primera frase de un informe interno, de que la sección ATLAS de colaboración del Gran Colisionador de Hadrones del CERN ha observado el famoso bosón de Higgs. Hay que recalcar que es una información dudosa y que, en el caso de que fuese cierta, habría que esperar a que ese informe sea sometido a una rigurosa y seguramente larga revisión por pares que confirme o niegue esa tesis. A posibles descubrimientos extraordinarios les corresponden comprobaciones extraordinarias. Lo importante de esta noticia es que nos permite reflexionar acerca de la íntima vinculación que existe entre la predicción científica y el avance tecnológico.

En primer lugar, podríamos decir que una característica típica de las teorías de las ciencias empíricas es que permiten a los seres humanos predecir hechos futuros. Como dice Jose María Chamorro en su Positivismos y antipositivismos (p. 38), aunque la predicción no sea aplicable a algunas subdisciplinas como la cosmología o la paleontología (que serían, usando su expresión, ciencias históricas), sí lo es en cuanto al núcleo de teorías o hipótesis de sus correspondientes ciencias. Desde luego, tanto la magia como las supersticiones, organizadas o no, pretenden poseer capacidad predictiva, pero en ese caso no viene aunada con el concepto de objetividad. Sin objetividad, esto es, el «grado comprobable en que una afirmación se acomode a los hechos» (p. 33), el posible acierto del método de alguna superstición en una predicción dada es sólo ruido aleatorio, no conocimiento científico.

La eficacia en la predicción es tan potente como criterio epistemológico, de hecho, que incluso puede coronar a una hipótesis y darle el rango de teoría científica. Así, la teoría de la relatividad general de Albert Einstein fue una hipótesis matemática más hasta que el astrónomo Sir Arthur Eddington contempló el eclipse total de sol del 29 de mayo de 1919. Tal y como predecía el modelo físico de Einstein, la luz se curvaba debido al efecto del campo gravitatorio solar en el espacio-tiempo, y a partir de entonces la mera hipótesis matemática se convirtió con derecho propio en teoría física empírica, después de la confirmación objetiva de tal predicción, a la par con la mecánica newtoniana.

En segundo lugar y en relación con la búsqueda del bosón de Higgs, parece que la tecnología tiene un papel cada vez más explícito en la ratificación de las teorías científicas. La certeza íntegra del modelo estándar depende de la existencia empírica de la partícula y el mecanismo de Higgs sobre los que ha teorizado, pues sin ellos aquél dejaría excesivos cabos sueltos. Chamorro comenta este asunto (p. 36):

«[…] el modelo estándar de la física de partículas aún no es seguro porque no se han podido comprobar algunas de sus predicciones, como la existencia de los quark top [ya comprobada] o del mecanismo de Higgs. Pero precisamente no se ha podido comprobar el mecanismo de Higgs porque nuestros aceleradores de partículas no son los suficientemente potentes como para generar las energías que podrían transformarse en las partículas aún no detectadas. Hay toda una serie de nuevas teorías (de gran unificación, supersimetría, supercuerdas, etc) más avanzadas que el modelo estándar, incompatibles entre sí aunque compatibles con los datos disponibles, pero entras las que no podemos deicidir racionalmente. Y no podemos decidir racionalmente precisamente porque sus predicciones sólo discrepan en dominios de energía superiores a los alcanzables en nuestros actuales [el libro se publicó en 2009] aceleradores de partículas. De momento se puede decir, y así se dice, que son mera metafísica matemática, no física empírica. Pero esto es lo mismo que decir que lo que puede convertir en física empírica una mera metafísica matemática es el éxito predictivo inserto en procesos tecnológicos».

Por tanto, los dispositivos tecnológicos no pueden verse únicamente como una derivación o excrecencia de la ciencia básica, un subproducto o simple ciencia aplicada a la práctica, sino que más coherentemente son «el criterio implícito en la propia lógica de la investigación». Sólo mediante los recursos tecnológicos que ofrece el LHC a la física de altas energías podremos saber si el modelo estándar está o no en lo cierto en sus predicciones. Si lo está, como la teoría de la relatividad general en su momento, acabará formando parte del conocimiento científico consolidado de la física empírica. En todo caso, si no existiera el bosón ni el mecanismo de Higgs nos veríamos obligados a modificar o derrumbar nuestro actual modelo estándar, ya que requiere de un mecanismo que dote a las partículas de masa. En otro orden de cosas, ¿cabe la posibilidad de que necesitemos construir aceleradores cada vez mayores para comprobar la existencia de nuevas partículas, que a su vez hayan sido teorizadas por las hipótesis que han surgido a partir de éxitos (o fracasos) predictivos en el LHC? Es un bucle muy interesante al que nos puede conducir el desarrollo mismo de la física teórica contemporánea.

En suma, la tecnología nos da la oportunidad de realizar predicciones activas, donde los propios científicos determinan el medio experimental técnico que demostrará los hechos que predicen su conjetura. Esto no es una muestra de circularidad porque la objetividad de la experimentación conlleva su universalidad y capacidad de replicación.