Aprovechando las recientes mediciones de neutrinos que viajan más rápido que la luz, quisiera compartir un par de comentarios acerca de los cambios en la ciencia.
Hacia finales de 1800 se contaba con una larga lista de experimentos relacionados con la luz, la electricidad y el magnetismo; que culminaron en el desarrollo de una teoría física que hasta la fecha se utiliza sin mayores modificaciones: la electrodinámica clásica. De manera muy general, la teoría se compone de 4 ecuaciones diferenciales y 2 cantidades medibles en el laboratorio. Con estas relaciones matemáticas es posible explicar fenómenos eléctricos y magnéticos observados en la naturaleza; es posible predecir observaciones y eventos naturales que podemos usar a nuestro favor -ya sea para crear tecnología nueva o averiguar más acerca del universo-. James C. Maxwell (quien hizo la contribución clave al conjunto de ecuaciones que conforman la teoría) fue el primero en predecir la existencia de ondas electromagnéticas y calcular su velocidad: 3x10^8 m/s (ó poco más de 1'000'000'000 km/h). Al contar con una teoría nueva, lo primero que se hace es manipularle -matemáticamente- para extraer cuantas conclusiones sea posible. Es decir, ¿predice la teoría algún fenómeno desconocido para nosotros? ¿qué experimentos nuevos se pueden idear para poner a prueba estas predicciones? Una teoría científica es tan sólo una aproximación a lo que la naturaleza es. Lo importante del método científico es la autocorrección, asegurando que cada teoría nueva sea una mejor aproximación que la anterior.
Volviendo a la electrodinámica. Ésta es una teoría física acerca de la electricidad, el magnetismo y su radiación asociada. Como tal, debe ser capaz de reproducir todo lo que las teorías anteriores predecían correctamente acerca de estos fenómenos -y lo que se deriva de éstos, como la luz-. Un área ampliamente desarrollada para la época de la que hablamos (finales de 1800) era la óptica. La óptica es el nombre genérico que reúne a las teorías físicas (o modelos) que describen fenómenos relacionados con la luz. Dentro de la óptica existen distintas formas de abstraer la luz. Ejemplos: la óptica lineal o paraxial utiliza el concepto abstracto de “rayo” y la geometría analítica para describir comportamientos de la luz. ¿Nos sirve de algo? Pregúntele a cualquiera que use lentes. La óptica ondulatoria, por el contrario, no considera esta abstracción de “rayo” y en su lugar utiliza otro modelo físico conocido como “onda”. Este cambio de modelo produce nuevos resultados que no se podían obtener con la óptica lineal. ¿Y la electrodinámica? Esta es una versión un poco más general que reproduce las conclusiones bien conocidas obtenidas previamente. La nueva teoría contiene la información vieja y aporta otro poco.
Ésto no significa que las teorías viejas se desechen. En física, los modelos se escriben en matemáticas. Y, casi siempre, una teoría que describe una mayor cantidad de experiementos, se vuelve más elaborada matemáticamente. ¿Porque tendría un fabricante de lentes que aprender a resolver sistemas de ecuaciones diferenciales acopladas? Cuando puede utilizar las relaciones matemáticas aproximadas de otras teorías (como la óptica lineal) para construir sus aparatos. Todas las teorías son útiles, y todas hablan sobre el mismo mounstro: la naturaleza.
¿Fue la electrodinámica la última palabra? Claro que no. Muy poco tiempo después se realizaron experimentos (mediciones en un laboratorio) donde saltaba a la vista una nueva característica de la radiación electromagnética. Una que no podía ser explicada a través de la electrodinámica (efecto fotoeléctrico). Y otra vez se echan a andar las ruedas. Estos experimentos fueron la base de nuevas ideas acerca de la naturaleza; y con ello el desarrollo de otra familia de modelos físico-matemáticos: el punto de vista cuántico.
No existe en la ciencia un aparato que genere política o dicte cuales son las “teorías aceptadas”. El conocimiento nuevo va permeando la discusión de la comunidad científica mientras se reproducen los experimentos y se extraen nuevas conclusiones. Si una teoría sobrevive a todo el escrutinio experimental, eventualmente pasa a formar parte de la literatura científica. Nunca de un día para otro.
La relatividad especial, por ejemplo, es otro de estos modelos o teorías físicas que ha sobrevivido más de 100 años de experimentos. Esta teoría se desarrolla en torno a 2 postulados físicos (A. Einstein) y un aparato matemático desarrollado por H. Minkowski. Uno de estos postulados se refiere a que la velocidad de la luz es constante para cualquier observador. Esto es algo que se asume cierto para así extraer consecuencias físicas de las relaciones matemáticas. Existe tecnología que sólo es posible gracias a la relatividad especial: los sistemas de GPS y los colisionadores de partículas. Reciéntemente, se realizó un experimento donde se midieron velocidades superiores a las de la luz. ¿Significa ésto que la relatividad especial está mal? Para nada. La relatividad especial es una buena aproximación (100 años de experimentos lo corroboran). Estos experimentos donde “se rompe la barrera de la luz” tendrán que ser repetidos por laboratorios diferentes y así se irá acumulando información nueva para generar otro cambio.
La naturaleza y las matemáticas son ajenas a cualquier idea inventada por los humanos. Los números y sus relaciones no son inventos nuestros. Ahí han estado. Ejemplo: el sistema decimal y los símbolos algebráicos son convenciones humanas, no así el aparato abstracto que está detrás de sus reglas. Los aliens también saben álgebra (y quien sabe cuantas cosas más; nosotros no llevamos más de 10'000 años en este ejercicio). La física, por el contrario, sí contiene ideas que de alguna u otra manera están asociadas a nuestra condición de “cosa que vive dentro del universo”. Y el remedio contra nuestros pre-juicios es la evidencia experimental. La naturaleza tiene una regularidad que, observada con detenimiento, revela toda clase de detalles acerca de su funcionamiento en general. Es una manera confiable de obtener información nueva de la naturaleza. Mas no la única.
Especulando un poco, me pregunto si ¿otras especies habrán desarrollado métodos más efectivos para estudiar el universo?
Hacia finales de 1800 se contaba con una larga lista de experimentos relacionados con la luz, la electricidad y el magnetismo; que culminaron en el desarrollo de una teoría física que hasta la fecha se utiliza sin mayores modificaciones: la electrodinámica clásica. De manera muy general, la teoría se compone de 4 ecuaciones diferenciales y 2 cantidades medibles en el laboratorio. Con estas relaciones matemáticas es posible explicar fenómenos eléctricos y magnéticos observados en la naturaleza; es posible predecir observaciones y eventos naturales que podemos usar a nuestro favor -ya sea para crear tecnología nueva o averiguar más acerca del universo-. James C. Maxwell (quien hizo la contribución clave al conjunto de ecuaciones que conforman la teoría) fue el primero en predecir la existencia de ondas electromagnéticas y calcular su velocidad: 3x10^8 m/s (ó poco más de 1'000'000'000 km/h). Al contar con una teoría nueva, lo primero que se hace es manipularle -matemáticamente- para extraer cuantas conclusiones sea posible. Es decir, ¿predice la teoría algún fenómeno desconocido para nosotros? ¿qué experimentos nuevos se pueden idear para poner a prueba estas predicciones? Una teoría científica es tan sólo una aproximación a lo que la naturaleza es. Lo importante del método científico es la autocorrección, asegurando que cada teoría nueva sea una mejor aproximación que la anterior.
Volviendo a la electrodinámica. Ésta es una teoría física acerca de la electricidad, el magnetismo y su radiación asociada. Como tal, debe ser capaz de reproducir todo lo que las teorías anteriores predecían correctamente acerca de estos fenómenos -y lo que se deriva de éstos, como la luz-. Un área ampliamente desarrollada para la época de la que hablamos (finales de 1800) era la óptica. La óptica es el nombre genérico que reúne a las teorías físicas (o modelos) que describen fenómenos relacionados con la luz. Dentro de la óptica existen distintas formas de abstraer la luz. Ejemplos: la óptica lineal o paraxial utiliza el concepto abstracto de “rayo” y la geometría analítica para describir comportamientos de la luz. ¿Nos sirve de algo? Pregúntele a cualquiera que use lentes. La óptica ondulatoria, por el contrario, no considera esta abstracción de “rayo” y en su lugar utiliza otro modelo físico conocido como “onda”. Este cambio de modelo produce nuevos resultados que no se podían obtener con la óptica lineal. ¿Y la electrodinámica? Esta es una versión un poco más general que reproduce las conclusiones bien conocidas obtenidas previamente. La nueva teoría contiene la información vieja y aporta otro poco.
Ésto no significa que las teorías viejas se desechen. En física, los modelos se escriben en matemáticas. Y, casi siempre, una teoría que describe una mayor cantidad de experiementos, se vuelve más elaborada matemáticamente. ¿Porque tendría un fabricante de lentes que aprender a resolver sistemas de ecuaciones diferenciales acopladas? Cuando puede utilizar las relaciones matemáticas aproximadas de otras teorías (como la óptica lineal) para construir sus aparatos. Todas las teorías son útiles, y todas hablan sobre el mismo mounstro: la naturaleza.
¿Fue la electrodinámica la última palabra? Claro que no. Muy poco tiempo después se realizaron experimentos (mediciones en un laboratorio) donde saltaba a la vista una nueva característica de la radiación electromagnética. Una que no podía ser explicada a través de la electrodinámica (efecto fotoeléctrico). Y otra vez se echan a andar las ruedas. Estos experimentos fueron la base de nuevas ideas acerca de la naturaleza; y con ello el desarrollo de otra familia de modelos físico-matemáticos: el punto de vista cuántico.
No existe en la ciencia un aparato que genere política o dicte cuales son las “teorías aceptadas”. El conocimiento nuevo va permeando la discusión de la comunidad científica mientras se reproducen los experimentos y se extraen nuevas conclusiones. Si una teoría sobrevive a todo el escrutinio experimental, eventualmente pasa a formar parte de la literatura científica. Nunca de un día para otro.
La relatividad especial, por ejemplo, es otro de estos modelos o teorías físicas que ha sobrevivido más de 100 años de experimentos. Esta teoría se desarrolla en torno a 2 postulados físicos (A. Einstein) y un aparato matemático desarrollado por H. Minkowski. Uno de estos postulados se refiere a que la velocidad de la luz es constante para cualquier observador. Esto es algo que se asume cierto para así extraer consecuencias físicas de las relaciones matemáticas. Existe tecnología que sólo es posible gracias a la relatividad especial: los sistemas de GPS y los colisionadores de partículas. Reciéntemente, se realizó un experimento donde se midieron velocidades superiores a las de la luz. ¿Significa ésto que la relatividad especial está mal? Para nada. La relatividad especial es una buena aproximación (100 años de experimentos lo corroboran). Estos experimentos donde “se rompe la barrera de la luz” tendrán que ser repetidos por laboratorios diferentes y así se irá acumulando información nueva para generar otro cambio.
La naturaleza y las matemáticas son ajenas a cualquier idea inventada por los humanos. Los números y sus relaciones no son inventos nuestros. Ahí han estado. Ejemplo: el sistema decimal y los símbolos algebráicos son convenciones humanas, no así el aparato abstracto que está detrás de sus reglas. Los aliens también saben álgebra (y quien sabe cuantas cosas más; nosotros no llevamos más de 10'000 años en este ejercicio). La física, por el contrario, sí contiene ideas que de alguna u otra manera están asociadas a nuestra condición de “cosa que vive dentro del universo”. Y el remedio contra nuestros pre-juicios es la evidencia experimental. La naturaleza tiene una regularidad que, observada con detenimiento, revela toda clase de detalles acerca de su funcionamiento en general. Es una manera confiable de obtener información nueva de la naturaleza. Mas no la única.
Especulando un poco, me pregunto si ¿otras especies habrán desarrollado métodos más efectivos para estudiar el universo?
Una pregunta filosófica, nada fácil de responder!
ResponderEliminarLo que si puedo decir es que me alegra mucho tenerte de regreso!!!
Felices fiestas!
C.