Introducción a la ciencia. Una guía para todos (o casi)

Al contrario de quienes han seguido el camino de una especialización que lleva a saber cada vez más de muy poco, aquí el autor nos presenta un muy vasto panorama de los grandes productos de la ciencia. Hoy, la visión científica del mundo tiene dos componentes principales que son muy útiles para su entendimiento: primero, que la ciencia moderna se ha desarrollado en tan sólo cuatrocientos años, el segundo y más importante, que todo esto lo puede comprender una mente humana. De esa forma, aquí están expuestos de manera bastante asequible los resultados de la investigación científica a través de los modelos, especialmente los de la física, que es la ciencia que permite una mejor explicación de las reglas que rigen el universo.

Este volumen es, como dice Gribbin, “una guía, no tanto para los aficionados a la ciencia y los conocedores, sino más bien una guía para perplejos, es decir, para quienes son vagamente conscientes de que la ciencia es importante y podría ser incluso interesante, pero a quienes les espantan los detalles técnicos.”

John Gribbin


Una guía para todos (o casi)


ePUB v1.0


Miope
24.08.12


Cuando es preciso manejar números muy grandes o muy pequeños, como nos sucederá en este libro, es conveniente utilizar expresiones científicas abreviadas para evitar escribir largas series de ceros. En esta notación científica estándar 10
²
significa 100 (un uno seguido de dos ceros), 10
³
significa 1000, y así sucesivamente. 10
^-1
significa 0'1, 10
^-2
significa 0'01, y así siempre. Esta notación es la más adecuada cuando estamos manejando números tales como el Número de Avogadro (véase el capítulo 1), que se escribe como 6x10
²³
en notación científica, una expresión abreviada para 600.000.000.000.000.000.000.000.

Hay que tener cuidado con el significado de cambios aparentemente pequeños en una potencia de diez determinada. 10
²⁴
, por ejemplo, es diez veces mayor que 10
²³
, y 10
⁶
no es la mitad de 10
¹²
, sino una millonésima de 10
¹²
(10
⁶
veces 10
¹²
).

También seguimos el convenio científico según el cual un billón es mil millones, o 10
⁹
.

En países europeos no anglosajones, siempre utilizamos un billón para expresar un millón de millones, es decir 10
¹²
, pero en este texto se utilizará el valor anglosajón de 10
⁹
.

Si no concuerda con el experimento es falso

El destino al que está abocado cualquier especialista de cualquier área de la ciencia es ceñirse cada vez más estrechamente al tema de su especialidad, aprendiendo cada vez más sobre cada vez menos materia, hasta acabar finalmente sabiéndolo todo sobre nada.

Precisamente con el fin de esquivar este destino, hace muchos años, opté por convertirme en un escritor de temas científicos, en vez de ser un investigador. La oportunidad que esto me dio de plantear a los auténticos científicos preguntas relativas a su trabajo, para luego relatar mis hallazgos en una serie de libros y artículos, me ofreció la posibilidad de saber cada vez menos sobre más y más cosas, aunque por ahora no he alcanzado la fase de saber nada sobre todo. Después de treinta años haciendo esto y de muchos libros centrados en aspectos científicos específicos, me pareció una buena idea escribir un libro general, que ofreciera una amplia visión panorámica de la ciencia, mientras estoy aún en la fase de saber un poco sobre la mayoría de los temas científicos.

Habitualmente, cuando escribo un libro, la audiencia a la que me dirijo soy yo mismo. Es decir, escribo sobre, por ejemplo, la física cuántica o la evolución, precisamente el libro que me gustaría que otro hubiera escrito para mí, de tal forma que me hubiera evitado las molestias de tener que ir averiguando las cosas por mí mismo. Esta vez escribo para todos los demás, esperando que casi todo el mundo encuentre aquí algo que le haga disfrutar. Si usted sabe un poco de física cuántica (o incluso mucho), puede encontrar aquí algo que no sabía sobre la evolución; si usted ya sabe cosas sobre la evolución, puede encontrar algo que le resulte nuevo sobre el Big Bang y otras cuestiones, según los casos.

Así pues, aunque percibo el fantasma de Isaac Asimov que mira por encima de mi hombro (espero que con aprobación) observando este proyecto de tan amplio alcance, este libro no es una «Guía de John Gribbin por el mundo de la ciencia», sino una guía para casi todos los demás. Una guía, no tanto para los aficionados a la ciencia y los conocedores, sino más bien una guía para perplejos, es decir, para quienes son vagamente conscientes de que la ciencia es importante y podría ser incluso interesante, pero a quienes les espantan los detalles técnicos.

No encontrarán tales tecnicismos en este libro (mi coautora los ha suprimido todos, encargándose de mantener a raya todas mis salvajes extravagancias científicas, para garantizar que lo que queda es inteligible para el profano en la materia). Lo que el lector hallará es una visión personal de la situación en que se encuentra la ciencia a finales del siglo
XX
y cómo encajan las distintas piezas para configurar una imagen amplia y coherente del universo y de todo lo que éste contiene.

El hecho de que las piezas encajen unas con otras de esta manera es algo que podría pasar inadvertido cuando uno se centra en un aspecto muy concreto de la ciencia, como puede ser el Big Bang o la evolución, pero resulta ser una característica extraordinariamente importante de la ciencia. Tanto la evolución como el Big Bang (y todo lo demás) se basan en los mismos principios, siendo posible seleccionar y tomar aquellos fragmentos del relato científico que uno está dispuesto a aceptar.

A menudo recibo correspondencia o mensajes de personas que, por una razón u otra, no pueden aceptar la teoría especial de la relatividad, la cual nos dice que los relojes se atrasan y las reglas de dibujo se encogen cuando se desplazan. A veces estas personas luchan desesperadamente por encontrar un modo de soslayar esto, aunque acepten todas las demás teorías científicas. Pero no es posible funcionar de esta manera. La teoría especial de la relatividad no es algo aislado, no es una teoría que se refiera exclusivamente a relojes y reglas en movimiento, sino que aparece cuando queremos comprender, por ejemplo, el modo en que la masa se convierte en energía para hacer que el Sol siga brillando, o cómo se comportan los electrones en el interior de los átomos. Si rechazamos los aspectos de la teoría que parecen ir en contra del sentido común, nos quedaremos sin una explicación de por qué el Sol brilla o de qué es la tabla periódica de elementos. Y esto no es más que un ejemplo.

La forma científica de ver el mundo tiene dos importantes características, que están además interrelacionadas, pero que a menudo se pasan por alto y vale la pena mencionarlas. En primer lugar, que todo este asunto se ha desarrollado en tan sólo cuatrocientos años (comenzando en la época de Galileo, que parece ser un momento tan bueno como otro cualquiera para empezar a datar a partir de ahí el inicio de la moderna investigación científica). Y, por otra parte, que todo esto lo puede comprender una mente humana. Es posible que no todos podamos entender todos los aspectos de la forma científica de ver el mundo, pero hay bastantes seres humanos que sí pueden hacerlo, a pesar de que las personas tengan un tiempo de vida tan limitado. Además, aunque haya que ser un genio para dar con una idea como la teoría de la evolución por selección natural, una vez que esta teoría ha quedado formulada, es posible explicársela a personas de una inteligencia mediana, lo que provoca a menudo la respuesta inicial: «Pero, si es obvio. ¡Qué tonto soy! Mira que no ocurrírseme a mí». (Así fue, por ejemplo, la reacción de Thomas Henry Huxley la primera vez que leyó El origen de las especies, de Charles Darwin.) Como Albert Einstein dijo en 1936: «El eterno misterio del mundo es su comprensibilidad».

La razón por la que el universo es comprensible para las mentes de los mortales es que está gobernado por un pequeño conjunto de reglas muy sencillas. Ernest Rutherford, el físico que nos proporcionó el modelo nuclear del átomo a principios del siglo
XX
, dijo una vez que «la ciencia está dividida en dos categorías: la física y la filatelia». No lo dijo sólo por hacer una gracia, aunque sentía un desdén auténtico por el resto de las ciencias, lo cual hizo sumamente inapropiado el hecho de que le concedieran el Premio Nobel de Química (en 1908, por sus trabajos sobre la radiactividad). La física es la más fundamental de todas las ciencias, en primer lugar porque es la que maneja más directamente las reglas sencillas que gobiernan el universo y las simples partículas de las que está hecho todo lo que hay en él, y en segundo lugar porque los métodos físicos proporcionan el arquetipo utilizado en las otras ciencias para desarrollar sus propios aspectos de la configuración del mundo.

El más importante de dichos métodos es el uso de lo que los físicos denominan modelos. Sin embargo, incluso algunos físicos no llegan a veces a apreciar todo el alcance real de su utilización de los modelos, cosa que es importante precisar antes de que apliquemos esta técnica.

Para un físico, un modelo es una combinación de una imagen mental del aspecto que puede tener un ente fundamental (o no tan fundamental), y de un conjunto de fórmulas matemáticas que describen su comportamiento. Por ejemplo, un modelo del aire que llena la habitación en la que ahora estoy escribiendo estas palabras consideraría cada molécula de gas del aire como una diminuta bola dura. Existen, paralelamente a esto, fórmulas que describen, a un nivel, cómo chocan entre sí estas pequeñas bolas y rebotan una contra otra y también contra las paredes y, a otro nivel, cómo el comportamiento medio de una gran cantidad de ellas produce la presión del aire en la habitación.

El lector no ha de preocuparse por las fórmulas, ya que las ignoraré ampliamente en todo este libro. Sin embargo, deberá recordar que los buenos modelos siempre incluyen las fórmulas correspondientes, ya que se trabaja con ellas para realizar predicciones sobre el modo en que los objetos se comportan —para calcular, por ejemplo, el modo en que la presión del aire de mi habitación cambiaría si la temperatura subiera diez grados Celsius, permaneciendo todo lo demás igual—. La manera de distinguir un buen modelo de otro que es malo consiste en comprobarlo mediante un experimento —en este ejemplo, se calienta la habitación haciendo que su temperatura suba diez grados y se ve si la nueva presión que medimos coincide con la presión que predice el modelo. Si no coincide, el modelo, en el mejor de los casos, necesita alguna modificación y, en el peor caso, se debe descartar en su totalidad.