CIENCIA DEL MÉTODO

TRIBUNA
La ciencia y sus controversias
Rafael Bachiler
Miércoles, 15 mayo 2019

La Historia de la ciencia siempre se ha desarrollado plagada de grandes y pequeñas controversias. Y no me refiero aquí a los debates entre conocimiento científico e ideas no científicas, pues éstas realmente no son controversias científicas. Me refiero a los desacuerdos omnipresentes entre los propios científicos, los que aluden a diferentes interpretaciones de datos y de resultados de medidas, los que se refieren a qué conceptos o ideas encuentran apoyo en la evidencia que puede observarse en la naturaleza o en el laboratorio.

Un ejemplo clásico de gran controversia científica es la que sostuvo el sabio y explorador Alfred Wegener sobre la deriva de los continentes. Hacia 1911 este visionario alemán quedó intrigado por las similitudes entre fósiles, de animales y de plantas, hallados a ambos lados del Atlántico, lo que le impulsó a iniciar una cuidadosa compilación de coincidencias entre organismos de los distintos continentes. La ciencia ortodoxa de la época explicaba estos casos suponiendo que, en algún tiempo, las grandes masas terrestres habían estado conectadas por puentes de tierra que se habían hundido después. Pero Wegener se dio cuenta de que el perímetro de la plataforma continental (que es ligeramente diferente del perfil costero) del oeste de África encajaba bien con el del este de Sudamérica y, más aún, que las plataformas continentales de la Antártida, Australia, India, Madagascar y Sudáfrica, como las piezas de un rompecabezas, encajaban entre sí casi exactamente. Comenzó así a elaborar la idea de que los continentes actuales habían estado agrupados en el pasado en un supercontinente único al que denominó Pangea. Durante cuatro años compiló argumentos en favor de su teoría y redactó el magnífico libro El origen de los continentes y los océanos que fue publicado en 1915.

La ciencia ortodoxa acogió estos argumentos de manera hostil y Wegener se vio obligado durante décadas a desarrollar más y más argumentos en favor de su teoría. Finalmente sería la exploración exhaustiva de los fondos oceánicos a partir de 1950 lo que aportaría una prueba contundente en favor de la teoría de la deriva continental. Se comprendió entonces que continentes y fondos oceánicos forman parte de unas entidades mayores denominadas placas tectónicas y se descubrió que las placas tectónicas flotan y se desplazan sobre la capa inferior de la Tierra (la astenosfera), creando regiones de gran actividad sísmica y volcánica en las zonas en que concurren dos placas. En total, esta controversia, que quedó restringida al ámbito científico, había durado medio siglo y la resolución definitiva de la disputa vino de la mano de los nuevos datos que resultaron concluyentes.

Pero no todas las controversias quedan delimitadas al marco de la ciencia, sino que el medio social interviene a menudo en el debate. Quizás el ejemplo más clásico de este tipo de desacuerdo es el que se refiere a la teoría heliocéntrica enunciada por Copérnico en su libro De Revolutionibus Orbium Coelestium publicado póstumamente en 1543. No hace falta recordar cómo la Iglesia católica participó muy activamente en esta polémica. Por ser partidario de esta nueva teoría, Galileo fue procesado y condenado por la Inquisición y Giordano Bruno fue quemado en la hoguera tras enunciar unas ideas visionarias (hoy certificadas como correctas) de que el Universo podía contener innumerables estrellas similares al Sol y que estas estrellas podían estar acompañadas de muchísimos mundos habitables semejantes a la Tierra. Nuevamente estos litigios se zanjaron con la aportación de nuevos datos más concluyentes: observaciones astronómicas que demostraron de manera patente la validez de las nuevas ideas.

Los debates entre científicos a veces se extienden a sus instituciones, a sus mecenas o a sus defensores y pueden llegar a tener un gran alcance público. Así sucedió con el encarnizado debate que mantuvieron Newton y Leibniz a finales del siglo XVII sobre el invento del cálculo infinitesimal. Fue Leibniz quien primero desveló sus trabajos sobre el tema (denominado cálculo diferencial) en 1684. Mientras que Newton no publicó los suyos (que él denominaba método de fluxiones) hasta tres años después en sus famosos Principia. En la primera edición de este libro histórico, Newton se refería cordialmente a sus intercambios previos con Leibniz que se habían prolongado durante una década, unas alusiones que el genio inglés hizo suprimir en ediciones posteriores de la obra, tras el desencadenamiento del gran debate. Un tal John Wallis, matemático británico conocido tanto por sus dotes en criptografía como por su exacerbado chauvinismo, comenzó a envenenar el ambiente al asegurar que Leibniz había copiado el método de Newton. El gran matemático de Basilea Johann Bernouilli respondió airadamente a tales alusiones saliendo en defensa de Leibniz. Y la polémica pronto se convirtió a un intercambio de ataques directos entre Newton y Leibniz.

Resulta descorazonador constatar cómo estos dos grandes genios de las matemáticas vivieron muchos años amargados por esta polémica que desbordó a sus personas para alcanzar a instituciones como la Royal Society (que se limitó a defender a Newton) y a pensadores ajenos a este tema concreto, como Voltaire, que escribió apasionadas páginas en favor del sabio inglés. Hoy se reconoce que el cálculo infinitesimal fue desarrollado de manera simultánea e independiente por ambos científicos que utilizaron formalismos diferentes, pero equivalentes entre sí.

Ha habido controversias muy técnicas, como la de la edad de la Tierra que enfrentó a Lord Kelvin, que había calculado en 1860 una edad planetaria de menos de 100 millones de años, con los seguidores de Darwin que argumentaban que el Planeta debía ser mucho más viejo. El debate se resolvió con el descubrimiento de la radioactividad en 1896, lo que permitió estimar la edad del Planeta en 4.500 millones de años. Pero muchas otras controversias han sido menos técnicas, y ello ha permitido la participación de un gran sector de la sociedad. Por ejemplo, la posible relación entre inteligencia y raza ha sido debatida tanto en los medios académicos como en el ámbito popular, desde que a principios del siglo XX se introdujo el test para determinar el cociente intelectual. La interpretación de los resultados de realizar dicho test a diferentes colectivos se prestó a variadas interpretaciones durante décadas. Además de los posibles sesgos en su aplicación, aún hoy sigue subyaciendo la ambigüedad en definiciones de los términos raza e inteligencia, que adolecen de falta de objetividad. Así pues, esta controversia muy posiblemente surge de un planteamiento insuficientemente científico.

Actualmente muchas controversias no se refieren al conocimiento científico propiamente dicho, sino a sus aplicaciones y a su traslación al ámbito social. Organismos modificados genéticamente, la producción de energía nuclear y el tratamiento de sus residuos, los posibles efectos de las ondas electromagnéticas, la conveniencia de utilización de las vacunas, son algunos de los temas que suscitan encendidos debates, a veces violentos, que a menudo se desarrollan en ámbitos alejados del mundo de la ciencia. Son debates en los que intervienen actores de índole muy diferente al científico: asociaciones de ciudadanos, empresas con intereses económicos directos, partidos políticos, agrupaciones religiosas y otros tipos de organizaciones sociales.

Uno podría pensar que a los científicos les gusta debatir y pelearse, y que es su carácter peculiar y apasionado el que crea las numerosas controversias de la historia de la ciencia. Sin embargo, hemos visto cómo hace tiempo que las controversias científicas no están restringidas al ámbito estrictamente técnico. No obstante, conviene subrayar que el debate está en el meollo del método científico que, incansablemente, busca la verificación de las hipótesis y de las teorías mediante la observación y la experimentación sistemáticas. La controversia es un auténtico motor del progreso científico, un acreditado procedimiento para obtener nuevos conocimientos. Como bien expresó Ortega y Gasset "ciencia es todo aquello sobre lo cual siempre cabe discusión".

(*) Rafael Bachiller es astrónomo, director del Observatorio Astronómico Nacional (IGN) y miembro del Consejo Editorial de EL MUNDO

Fuente:
https://www.elmundo.es/opinion/2019/05/15/5cdab274fdddff66b28b4683.html

PARTICULARIDADES

EL MUNDO, Barcelona, 25 de enero de 2017
Partículas y espacio vacío
Rafael Bachiller

"Nada existe, excepto átomos y espacio vacío, lo demás es opinión". Así resumía y sentenciaba Demócrito de Abdera sus ideas, y la de su maestro Leucipo, sobre la estructura de la materia hace unos 2.500 años. Demócrito daba así respuesta a una de las grandes preguntas que se han planteado muchas civilizaciones desde el origen de la humanidad: ¿qué es la materia?

Que la materia está constituida por pequeñas unidades indivisibles (los átomos griegos) ha sido una idea generalizada a lo largo de la historia. La ciencia y la filosofía se han ocupado de esta cuestión durante siglos y los estudios continúan hoy día bajo la etiqueta de física de partículas. Esta rama de la física, que sigue tratando de describir los constituyentes últimos de la materia y las fuerzas con las que tales partículas elementales interaccionan entre sí, ha logrado un éxito maravilloso al construir una teoría que, junto a la de la relatividad de Einstein, puede considerarse uno de los mayores logros de la mente humana. Es una bellísima teoría que se esconde tras el modesto nombre de modelo estándar de las partículas, el resultado de un incansable esfuerzo llevado a cabo por muchas generaciones de físicos durante casi siglo y medio para unificar y simplificar ideas.

Naturalmente, los átomos de Demócrito, las entidades residuales del proceso de división de la materia que no puede continuar indefinidamente, no se corresponden con los átomos de la física actual. Imaginemos que un átomo tuviese el tamaño del punto de esta i. Habría que ampliar el punto hasta un tamaño de 5.000 kilómetros para que nuestro ojo pudiese apreciar el núcleo del átomo como otro punto, y constataríamos así que los átomos de la materia ordinaria, aunque están prácticamente vacíos, son entidades complejas. Y sería necesario agrandar el punto hasta un tamaño de unos 10 millones de kilómetros para poder apreciar que los núcleos están constituidos por unas unidades menores denominadas quarks. No se ha podido dividir un quark hasta la fecha, ni siquiera aislarlo de los otros quarks con los que se agrupan para formar partículas compuestas como el protón o el neutrón. Además, todas las otras partículas conocidas pueden explicarse como la combinación de algunos de los seis quarks de diferentes tipos. Electrón, muón, tau y tres ligerísimos neutrinos diferentes completan la docena de partículas básicas que son consideradas hoy como indivisibles y elementales. Las 12 partículas básicas pueden ser agrupadas por parejas o por tríos, según consideremos algunas de sus propiedades, forman así un conjunto que encierra muy bellas simetrías.

Aunque la materia esté esencialmente vacía, la experiencia nos dice que no podemos atravesar fácilmente un muro. Ello se debe a que el espacio vacío de los átomos está impregnado de campos electromagnéticos que impiden que nuestros propios átomos se interpenetren fácilmente con los del muro. Una idea básica de la física actual es que el vacío no es lo mismo que la nada. Al asegurar que "nada existe, excepto átomos y espacio vacío", un moderno Demócrito reemplazaría quizás el término átomos por partículas elementales, pero con esta enigmática frase el sabio griego nos adelantaba un concepto fundamental de la ciencia moderna: el concepto de campo de energía. Hemos visto, por ejemplo, cómo en el vacío de los átomos reside un campo tan importante como el electromagnético, resultado de las fuerzas de interacción entre los electrones y los protones nucleares.

La electromagnética es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza y cada una de estas fuerzas está representada en la física por un intercambio de otras partículas denominadas mediadoras. Así, la fuerza electromagnética está mediada por fotones (los cuantos de la luz). La fuerza nuclear débil, responsable de algunas de las desintegraciones más importantes de los núcleos, está mediada por los tres bosones W+, W- y Z. La fuerza nuclear fuerte, la que mantiene a los quarks pegados entre sí dentro de los núcleos, está mediada por los gluones. Finalmente, la fuerza gravitatoria, que hace que todos los cuerpos masivos se atraigan, está mediada por una partícula hipotética denominada gravitón.

El famoso bosón de Higgs es una partícula que representa otro de los campos fundamentales que impregnan el vació: el campo de Higgs. Cuando las partículas se mueven por el vacío, su rozamiento con ese campo hace que el movimiento lo realicen con mayor o menor dificultad. Esta interacción con el campo de Higgs representa por tanto la inercia frente al movimiento o, en otras palabras, la masa de las partículas.

El vacío, que no es la nada, es por tanto un ingrediente esencial de la física de las partículas. Aunque observásemos un vacío-vacío (sin ningún átomo), al hacerlo con suficiente detalle distinguiríamos allí un intenso palpitar de partículas que se crean y se destruyen continuamente. El vacío está realmente lleno e impregnado de campos de energía, confirmándose así la idea de horror vacui de Roger Bacon: la naturaleza -como algunas tendencias artísticas- parece tener horror al vacío. Quizá sea la energía que reside en este vacío la que origina una repulsión entre las galaxias a muy gran escala, lo que se conoce en la astrofísica como energía oscura.

La posible relación del vacío microscópico de la física de partículas con el vacío cosmológico no es más que uno de los campos abiertos de estudio en la física contemporánea. Por otro lado, la gravedad no se integra de manera natural con el resto de las interacciones, obedece a otra teoría (la relatividad general de Einstein) que parece tener poco que ver con la teoría de partículas. Por eso los físicos han inventado la teoría de la supersimetría, en la que a cada partícula le debería corresponder otra supersimétrica, y la teoría de cuerdas en la que cada partícula se representa por un estado de vibración. Se buscan hoy intensamente fenómenos experimentales que confirmen o refuten tales teorías.

La física de partículas nos lleva pues a un mundo fascinante en el que la materia ya no está constituida por pequeños corpúsculos. Según vamos descendiendo de escala, las partículas parecen desvanecerse en entidades ondulatorias o vibraciones en el seno de un vacío repleto de fenómenos muy sutiles. Pero no se trata de entelequias: partiendo de la ciencia básica, estos estudios de la materia han tenido un impacto enorme en la construcción del mundo moderno. Todos los métodos de obtención de energía, todos los desarrollos de nuevos materiales y de los compuestos químicos, tienen su raíz en el estudio de la materia y de las partículas elementales.

Cuando el gran físico alemán Max Planck llegó a la Universidad de Múnich en 1875, le aconsejaron que no estudiase física pues "ya no quedaba nada por descubrir". Hoy, tras casi siglo y medio de descubrimientos sobre la naturaleza de la materia, deberíamos haber aprendido a ser más humildes y mantenernos receptivos a todos los fenómenos que, más allá del modelo estándar, seguirán cambiando nuestra manera de comprender el mundo.
(*) Rafael Bachiller es astrónomo, director del Observatorio Astronómico Nacional (IGN) y miembro del Consejo Editorial de EL MUNDO.

Fuente:
http://www.elmundo.es/opinion/2017/01/25/58879c6f22601d843e8b4599.html
Ilustración: Ajubel.