viernes, 9 de diciembre de 2016

Revoluciones científicas

El desarrollo científico normal produce crecimiento acumulativo del conocimiento.
La revolución científica, en cambio, produce descubrimientos que no se acomodan en los conceptos existentes: para asimilarlos, es necesario alterar el modo en que se piensa y describe un rango de fenómenos naturales.
El cambio en la taxonomía del lenguaje científico hace imposible definir todos los términos de una teoría en el lenguaje de la otra. La revolución no produce correcciones individuales en un sistema, sino que cambia los criterios en los que algunos términos se conectan con la naturaleza.
Además del cambio taxonómico hay un cambio en la metáfora, entendida ésta como la capacidad aprendida del científico de distinguir entre objetos o eventos similares y diferentes.
Ejemplos de revolución científica lo constituyen el cambio de la teoría aristotélica del movimiento por la teoría newtoniana, y el cambio de la astronomía ptolemaica por la copernicana.
En la segunda ley de Newton, los conceptos de fuerza y masa difieren de los preexistentes. En la astronomía ptolemaica, el Sol y la Luna eran planetas, y la Tierra no.

"Aunque las revoluciones científicas dejan mucho trabajo de limpieza que es necesario hacer poco a poco, el cambio fundamental no puede experimentarse paso a paso. Implica una transformación relativamente súbita y sin estructura en la que una parte del flujo de la experiencia se ordena por sí misma de una forma diferente y manifiesta pautas que no eran visibles anteriormente."

Dos teorías son mutuamente inconmensurables (sin medida común, sin lenguaje común) si deben ser formuladas en lenguajes diferentes, y que no existe lenguaje común al que ambas puedan traducirse sin pérdida o resto.

Thomas Khun
¿Qué son las revoluciones científicas?, 1987

sábado, 3 de diciembre de 2016

La imagen del Universo

La última Edad del Hielo casi había acabado con la humanidad, cuando el clima comenzó a mejorar; hace de esto 70.000 años. La población empezó a crecer, y algunos exploradores intrépidos hicieron algo único: abandonaron nuestra África natal. La humanidad comenzó a distribuirse por todo el planeta. Aquella no fue sólo una época de exploración de territorios, sino también de exploración del cielo. Lo prueba la pintura rupestre, donde encontramos nuestros primeros dibujos de la Luna y sus fases, como también en los pilares de piedra que nuestros antepasados acarrearon para formar anillos que rastreaban los arcos estacionales del Sol a través del cielo. Pero la primera cosmovisión que podemos describir confiablemente es la de la Edad de Bronce, porque sus creencias se preservaron gracias a una innovación cultural mayúscula: la escritura.

El cosmos antiguo no era una estructura matemática compleja. Era un cosmos sensorial, cosido a partir de las experiencias cotidianas de las personas. Cada cultura tenía su cosmovisión particular, pero todas tenían algo en común: dioses. Cuando los antiguos querían explicar los aspectos más misteriosos de sus entornos, proyectaban su propia naturaleza al cosmos. Imbuían al cosmos con consciencia. Los dioses antiguos tenían fragilidades humanas, actuaban impulsivamente, eran celosos. Sus cambios de humor determinaban eventos en el mundo: terremotos, sequías, tormentas, inundaciones, arcoiris. Sus conflictos llevarían finalmente al fin del mundo, en una batalla feroz entre los conceptos gemelos del bien y el mal. En algunos casos, un universo fénix resurgiría de las cenizas, en una serie sin comienzo ni fin, un multiverso infinito en el tiempo.

Al explicar fenómenos mediante leyes naturales, los filósofos de la Antigua Grecia iniciaron un proceso que, a lo largo de milenios, iría reduciendo el número de dioses a unos pocos, una trinidad, o un dios solitario. O algo todavía más pobre: una causa primera fuera del espacio y el tiempo, de naturaleza eternamente incógnita.

Y el primer filósofo natural fue Tales de Mileto. Tales estaba tan deslumbrado por las estrellas que una vez se cayó a un pozo mientras caminaba. Otra vez predijo un eclipse solar con dos años de anticipación. Sus hábitos mentales inspiraron a un grupo de filósofos griegos quienes en el curso de varios siglos, desarrollaron ideas radicales acerca del cosmos. Ellos fueron los primeros seres en entender que estaban parados sobre la superficie de una esfera. Algunos sugirieron que la esfera giraba. Algunos sabían que la Luna no era luminosa, sino un espejo de la luz solar. Unos pocos argumentaron que todas esas cosas - la Tierra, la Luna, el Sol, las estrellas y todos los cuerpos - era compuestos por átomos que eran demasiado pequeños para ser visibles, y que se movían en el vacío.

En el año 340 AC Aristóteles armó su cosmos tomando muchas de esas ideas, pero no todas. Prefirió los cinco elementos de tierra, agua, aire, fuego y éter, a un vacío lleno de átomos. En su libro “De los cielos” estableció que la Tierra era una esfera redonda, y no una plataforma plana. Se dio cuenta que los eclipses lunares eran debido a que la Tierra se interponía entre la Luna y el Sol, y que la sombra proyectada por la Tierra era siempre redonda. Si la Tierra hubiera sido un disco plano, su sombra sería elíptica.  El cosmos de Aristóteles es una serie de esferas concéntricas. La Tierra está fija en el centro, y girando entorno a ella hay esferas, u órbitas circulares, que contienen a la Luna, el Sol y las estrellas. La Tierra de Aristóteles esta hecha de materiales degradados, descompuestos, mientra que las demás esferas son más puras. La esfera de las estrellas es la más perfecta, y no hay nada más allá de ella. El cosmos de Aristóteles es singular y completo: la única cosa que siempre existió, y la única que existiría siempre.

En el siglo II DC el greco-egipcio Ptolomeo construyó un modelo cosmológico completo a partir del cosmos de Aristóteles. Este modelo proporcionaba un sistema preciso para predecir las posiciones de los cuerpos celestes en el firmamento, pero necesitaba suponer que la Luna seguía un camino que la situaba en algunos momentos más cerca de la Tierra que en otros, lo cual era una inconsistencia reconocida. Aún así, fue el modelo adoptado por la iglesia cristiana.

A diferencia de Tales y Aristóteles, Platón no tenía afecto por las estrellas. Las miraba como efímeras, comparadas con el dominio prístino de las ideas. Aún así, fue Platón el que se dió cuenta que el cosmos centrado en la Tierra tenía una  anomalía. De todas las estrellas del cielo aristotélico, Venus es la que brilla más fuerte. A diferencia de las otras estrellas que se movían en círculos perfectos y ordenados, Venus a veces zigzagueaba. Los griegos se referían a Venus como una estrella ‘vagbunda’, un planitis. Platón desafió a los filósofos de la antigüedad a reducir los trayectos zigzagueantes de Venus y los planites a un círculo. Ninguna solución presentada fue satisfactoria, y por casi 20 siglos, el vagabundeo de los planites representaría una hilacha en la por lo demás lógica cosmología griega, hasta que un cura polaco, Nicolás Copérnico le dió un tirón a la hilacha y deshizo la trama. Era el año 1514.

El cosmos ha cambiado radicalmente desde la antigüedad clásica. Los elementos de Aristóteles han sido reemplazados por química compleja. La Tierra ahora gira. Las esferas están en ruinas. Aunque la cosmología griega perdió influencia con el lento declive de Roma, y estaba casi completamente perdida a principios de la Edad Media, fue una sofisticación insuperada hasta entrado el siglo XV.

La iglesia cristiana que tomó el poder durante la antigüedad tardía sofocó al aprendizaje griego, especialmente a la filosofía natural. En asuntos cósmicos, la Biblia se volvió la autoridad final. Algunos regresaron a creer en una Tierra plana.

Recién en el siglo XII la cristiandad educada leyó Aristóteles y Ptolomeo, y sólo porque los estudiosos islámicos rescataron sus trabajos del olvido. Muchas de las estrellas llevan nombres árabes. La filosofía natural griega fue como un monolito negro que súbitamente apareció en el medio del occidente cristiano, un obsequio de gente del futuro que había vivido 15 siglos antes.

La revolución copernicana introdujo nociones radicales. Destituyó al cosmos griego, rechazándolo por innecesariamente complejo. Se rebeló contra un todavía más poderoso enemigo intelectual: la percepción humana. Desde el amanecer de la conciencia, los humanos hemos permanecido en tierra firme, mirando al Sol moverse en su camino diario de este a oeste, en un arco a través del cielo que se eleva en verano y se acuesta en invierno. Copérnico decía que era una ilusión. Era la Tierra que se movía sobre su propio eje y entorno al Sol. Esos movimientos explicaban con simpleza el zigzag de los planites, y además, ¿qué mejor lugar para el Sol que el centro, desde dónde podía iluminar a todo el cosmos?

Copérnico no fue el primero en proponer un cosmos heliocéntrico. El astrónomo griego Aristarco concibió un sistema similar en el siglo III AC. Pero Copérnico tuvo una ventaja sobre Aristarco: el lujo de vivir en el siglo que antecedió al telescopio de Galileo. Sus escrituras persuadieron a Galileo a testear sus ideas.

Copérnico no desmanteló completamente al cosmos griego: lo amplió, descolocó a la Tierra de su centro, pero dejó intactas a las esferas. La demolición real comenzó un siglo después, cuando dos astrónomos, el alemán Johannes Kepler y el italiano Galileo Galilei empezaron a apoyar públicamente la teoría copernicana. El golpe mortal a la teoría aristotelica/ptolemaica llegó en 1609, cuando Galileo apuntó su telescopio al planeta Júpiter y vio que éste estaba rodeado de pequeños satélites que giraban a su alrededor. Esto implicaba que no todo tenía que girar alrededor de la Tierra, como suponían Aristóteles y Ptolomeo.

En las noches despejadas y sin luna, se puede ver en el cielo una banda fantasmal de luz. Los antiguos la comparaban a la leche derramada, pero a través de su telescopio Galileo vio que era densa en estrellas que pertenecían a una estructura mayor, a un enorme disco, una galaxia en la que el Sol no ocupaba una posición privilegiada.

Más o menos al mismo tiempo, Johannes Kepler estaba estudiando a los planetas. Kepler modificó la teoría copernicana sugiriendo que los planetas no se movían en círculos, sino en elipses, las cuales se ajustaban bien a las observaciones. Kepler estableció tres leyes de movimiento planetario. La tercera de ellas se implantó en la mente de Isaac Newton y fue la musa de su ley de gravitación universal, una teoría de importancia filosófica enorme. En 1687, en el libro Philosophiae Naturales Principia Mathematica, Newton explicó las órbitas de los planetas y la caída de manzanas con una única ecuación. La ley de la gravitación universal de Newton establece que cada cuerpo en el universo es atraído por cualquier otro cuerpo con una fuerza que es tanto mayor cuanto más masivos fueran los objetos y cuanto más cerca estuvieran el uno del otro. Demostró que la gravedad es la causa de que la Luna se mueva en una órbita elíptica alrededor de la Tierra, del mismo modo que los planetas lo hacen alrededor del Sol.

Newton comprendió que de acuerdo a su teoría, las estrellas debían atraerse unas a otras, de forma que no parecía posible que pudieran permanecer en reposo. La atracción mutua las aglutinaría. Pero las estrellas parecían fijas en el firmamento, más allá del movimiento aparente debido a la rotación de la Tierra, y antes del siglo XX era generalmente aceptado que el universo o bien había existido siempre en un estado estático, o bien había sido creado en algún tiempo pasado en el estado en el que lo observamos.

Con el crecimiento de los telescopios, desde pequeños tubos a grandes observatorios de madera, fueron revelados nuevos objetos en el cielo, incluyendo manchas borrosas de luz llamadas nebulosas. Muchos astrónomos pensaban que cada una de esas misteriosas nebulosas era una estrella rodeada por fluido luminoso. En 1755, el filósofo alemán Immanuel Kant sugirió una explicación alternativa, en una teoría nueva del cosmos que anticipó a la ciencia del siglo XX. El cosmos de Kant comenzó en un mar de partículas, todas en reposo en un vacío infinito. Con el paso del tiempo, las partículas más densas atrayeron a otras, formando pequeños clusters que escalaron a estructuras ordenadas como nuestro planeta, el Sol, las estrellas, las galaxias, galaxias tan distantes que aparecían ante nosotros como nebulosas. Kant dijo que esas estructuras iban a decaer hasta que el cosmos regresara a su estado primordial, antes de reconstituirse de nuevo. Dijo que el cosmos haría eso infinitas veces, y cada ciclo tomaría miríadas de millones de siglos.

El principio del universo.
De acuerdo con distintas cosmologías primitivas y con la judeo-cristiana-musulmana, el universo comenzó en cierto tiempo pasado finito y no muy distante. Un argumento a favor fue la sensación de que era necesario tener una Causa Primera para explicar su existencia. Dentro del universo, uno siempre explica un acontecimiento como causado por algún otro acontecimiento anterior, pero la existencia del universo en sí sólo podía ser explicada de esa manera si tuviera un origen. Otro argumento lo dio San Agustín en su libro La ciudad de Dios, y consistía en que la civilización está progresando y que podemos recordar quién realizó tal hazaña o desarrolló tal técnica, por lo que el hombre y el universo no podrían haber existido desde mucho tiempo antes.

Aristóteles no era partidario de la idea de la creación, porque le sonaba demasiado a intervención divina. Creía que el universo había existido y existiría por siempre. Los antiguos resolvían el argumento del progreso de San Agustín, diciendo que los desastres naturales periódicos volvían a colocar a la raza humana al principio de la civilización.

Los estoicos no estaban de acuerdo, argumentando que la erosión habría ya aplanado las montañas de la Tierra si el mundo siempre hubiera existido. Cuando los cristianos medievales retomaron el cosmos griego, se pusieron del lado de los estoicos. Necesitaban que el mundo tuviese un punto inicial para sostener el mito de la creación del Génesis.

Durante las primeras décadas del siglo XX, los astrónomos construyeron enormes observatorios en las montañas, para poder observar a las nebulosas a través del fino aire alpino, y confirmaron que efectivamente eran galaxias separadas por vacìos tan vastos que sus fotones demoraban millones de años en cruzarlos. Igual que los antiguos, los cosmólogos se preguntaron si su cosmos había existido por siempre, o si evolucionaba como Kant sugirió. Fue un cura belga de nombre Georges Lemaître quien, en 1927, le dio un comienzo a nuestro cosmos, que eventualmente fue llamado el Big Bang.

A comienzos del siglo XX, los telescopios ya estaban viendo al espacio profundo en alta definición. Las galaxias emitían una luz especial, con un espectro de colores corrido al rojo, que sugería que se estaban alejando de la Tierra. El fenómeno es análogo al sonido de la sirena de una ambulancia que se escucha más grave en la medida en que la ambulancia se aleja. Usando las ecuaciones de Einstein, Lemaître dedujo la relación entre la velocidad en que las galaxias se alejaban y sus distancias. Cuanto más lejos están, más rápido se alejan, y eso significa que el Universo se está expandiendo. Lemaître también predijo que la expansión se aceleraba, lo cual pudo confirmarse cuando finalizaba el siglo XX y los astrónomos colocaron un telescopio en el espacio y midieron la velocidad de recesión de la galaxias capturando la luz de las estrellas que estallaban.

Los cosmólogos contemporáneos usan simulaciones por computadora que muestran que algún día la expansión acelerada acabará alejando a todas las galaxias más allá del alcance de nuestra vista, dejándonos en un cosmos solitario. Pero Lemaître estaba más interesado en lo que pasaba al rebobinar la cinta. Si las galaxias están alejándose unas de otras, entonces antes estaban más juntas. Yendo atrás en el tiempo, el universo debió haber sido cada vez más caliente y denso, hasta alcanzar el comienzo en el que toda la materia estaría comprimida en un huevo cósmico, que detonó en el momento de la creación, con destello tan brillante que su luz llenó todo el espacio y permanecerá, enfriándose y atenuándose, hasta desvanecerse por completo dentro de un millón de millones de años. En el momento del Big Bang, el universo era infinitésimamente pequeño e infinitamente denso. En tales condiciones, todas las leyes de la ciencia y por tanto toda capacidad predictiva colapsan. Si hubiera habido acontecimientos anteriores al Big Bang, no podrían afectar en modo alguno a lo que ocurre en el presente. Su existencia podría ser ignorada, ya que no entrañaría consecuencias observables. El tiempo tiene su origen en el Big Bang, en el sentido de que los tiempos anteriores no están definidos. En un universo inmóvil, un principio del tiempo es algo que ha de ser impuesto por un ser externo al universo, no existe la necesidad física de un principio. Por el contrario, si el universo se está expandiendo, pueden existir razones físicas para que haya habido un principio.

Los científicos actuales describen el universo a través de dos teorías parciales fundamentales: la teoría de la relatividad general y la mecánica cuántica. Estas constituyen el gran logro intelectual de la primera mitad del siglo XX. La teoría de la relatividad general describe la fuerza de la gravedad y la estructura a gran escala del universo, desde unos pocos kilómetros hasta cien billones de billones - un uno con veinte ceros -. La mecánica cuántica  se ocupa de fenómenos a escalas extremadamente pequeñas, tales como la billonésima parte de un centímetro. Desafortunadamente, se sabe que las dos teorías son inconsistentes entre sí: ambas no pueden ser correctas a la vez. Uno de los mayores desafíos de la física actual es la búsqueda de una nueva teoría que incorpore a las dos anteriores. Si se admite que el universo no es arbitrario, sino que está gobernado por leyes bien definidas, habrá que combinar  las teorías parciales en una teoría unificada completa.

La historia del Big Bang es sobre la entropía. Durante sus primeros cientos de miles de años, el cosmos fue un plasma frenético, un guiso de partículas elementales demasiado caliente y caótico para consolidarse en átomos. Sólo después de que el cosmos se enfrió y expandió, los electrones pudieron unirse a los protones para formar átomos de hidrógeno, creando espacio para que la luz pudiera viajar libre. Los fotones que alcanzaron el vacío en aquel momento, han estado viajando por el Universo desde entonces. Si los capturas con un detector podrás ver, con tus propios ojos, el resplandor del Big Bang.

El modelo estándar
Guth explicó que había problemas con la cosmología del Big Bang. Por ejemplo, el Universo es misteriosamente uniforme en todas las direcciones.  Telescopios posicionados en ambos polos captan luz de rincones opuestos del universo, y la temperatura de esa luz es la misma hasta ocho dígitos de precisión. Esto es misterioso: las dos regiones están separadas por más de 20.000 millones de años, demasiado lejos para haber interactuado en alguna forma que hubiese conducido a un equilibrio tan extraordinario. Es posible generar un universo uniforme como el nuestro dentro del marco teórico estándar del Big Bang, pero es necesario calibrar con mucha precisión sus condiciones iniciales. Cuantas más arbitrariedades o restricciones sean necesarias para que una teoría funcione, más vulnerable es.

Guth dijo que los problemas del Big Bang podrían evitarse si el universo temprano se hubiese expandido exponencialmente, de modo que su estructura se estirara y alisara. También dijo que la física de partículas provee un mecanismo para esa expansión.

Steinhardt, profesor de la Universidad de Pensilvania, y un estudiante  de grado llamado Albrecht, desarrollaron un modelo inflacionario que permitía a la inflación continuar eternamente, generando un multiverso infinito y burbujeante. Una década después, la inflación eterna era la idea más apreciada en la cosmología, y hoy es virtualmente un paradigma.

Con el paso del tiempo, Steinhardt empezó a dudar de la inflación, al ver que muchos de sus problemas permanecían sin resolverse.

La inflación produce predicciones inestables, y no resuelve el problema de las condiciones iniciales extremadamente específicas que necesita para existir.
La inflación se diseñó para emparchar los problemas de calibración de las condiciones iniciales de otra teoría. Y el parche fue un mecanismo teorético que inflaba rápidamente al Universo como a un globo. Pero para producir un universo como el nuestro, de nuevo, las condiciones iniciales de la inflación deben calibrarse con precisión.

Frecuentemente se dice que la inflación eterna es una solución al problema del calibrado fino, porque crea un multiverso, un océano infinito de regiones cósmicas, cada uno con sus particularidades físicas. Los observadores existirán únicamente en regiones con condiciones precisas. Todas las regiones observadas del cosmos parecerán calibradas.  En las regiones sin vida, la naturaleza no parecerá calibrada, ni diseñada, ni hermosa.

Otras teorías de la naturaleza tratan del mismo modo a la calibración fina, tomando aspectos del mundo natural que parecen demasiado buenos para ser ciertos y usándolos como evidencia de una entidad que no puede percibirse directamente. Algo tan maravilloso como el ojo humano no puede haber emergido de la naturaleza, dirán. Debe haber sido concebido por una mente. Excepto de que no lo fue. Los ojos evolucionaron independientemente en más de 40 ramas del árbol de la vida. El ojo te parece diseñado porque no entiendes las propiedades profundas del mundo que habitas. La ciencia disuelve la calibración fina en leyes fundamentales de la naturaleza. La calibración fina indica debilidad en una teoría.

Hay otras razones para sospechar del multiverso. La idea de que la mera existencia de observadores nos dice algo profundo acerca del cosmos se parece perturbadoramente al pensamiento antropomórfico. Otra vez el mundo está hecho a nuestra imagen. Pero el problema real con la inflación eterna y el multiverso es que no puede ser testeado, al menos todavía. La columna vertebral de la ciencia, la fuente de su poder epistemológico, es la insistencia en que cada idea debe enfrentar al pelotón de fusilamiento del experimento. Esa metodología nos ha obsequiado con el cosmos intrincado y expansivo en el que vivimos hoy. Lo cual no implica que los teóricos deban acotar su imaginación dentro de los límites que los instrumentos actuales establecen. Los átomos y los agujeros negros fueron entidades teóricas antes de ser observados. La realidad es siempre más grande que el mundo que podemos ver. El dominio de lo teórico es especulativo por naturaleza.

Al final podría ocurrir que la inflación sea cierta. Se han verificado algunas de sus predicciones. No existe hoy una teoría alternativa que explique mejor al universo temprano. Pero los cosmólogos deberían estar buscando una. Hasta que la inflación eterna sea testeable y se la testee exitosamente una y otra vez, los cosmólogos no deberían permitirle que monopolice la imaginación colectiva de los teóricos. Hasta ahora la inflación es una teoría especulativa.

El cosmos es nuevamente una esfera. Nuestra Tierra fue degradada de su lugar de privilegio en los últimos siglos, ya no es el centro fijo del universo. Pero está en el centro de nuestro universo observable, la esfera de luz que pueden detectar nuestros telescopios. La luz llega hasta nosotros como las capas de una cebolla, desde las estrellas que nos rodean, desde las miles de millones de galaxias, y en la última capa, desde el resplandor del Big Bang. Es posible que estemos atrapados en este globo de fotones para siempre. La expansión del universo está empujando a la luz lejos de nosotros a una velocidad furiosa. Y aunque no lo estuviese haciendo, no todo lo que existe puede ser observado. La ciencia tiene límites. Un dia, podremos sentir que hemos alcanzado esos límites, y entonces será necesario continuar en el dominio de las ideas, conformándonos con teorías intesteables. Pero no todavía. No cuando acabamos de empezar a construir telescopios. No cuando recién hemos despertado en el cosmos, como de un sueño.

La ciencia de la cosmología logró maravillas en los últimos siglos. Amplió el mundo que podemos ver y pensar.  Desplazó a la Tierra de centro del Universo, colocándola en un órbita alrededor de una estrella ordinaria entre otras miles de millones que corren entorno al agujero negro que está al centro de nuestra galaxia, una galaxia que flota en el espacio profundo junto con otras miles de millones, todas colisionando y combinándose antes de alejarse una de la otra por toda la eternidad. El arte, la religión, la literatura y la filosofía ignoran a la cosmología a su propio riesgo.

Pero el empuje revolucionario de la cosmología se detuvo. Los cosmólogos han mirado en el tiempo profundo, casi hasta llegar al Big Bang, sin lograr desentrañar de dónde este vino. No saben si el Big Bang fue el comienzo, o apenas uno entre muchos comienzos. Algo completamente inimaginable pudo haberlo precedido. Los cosmólogos no saben si el universo es espacialmente infinito o si hay otros tipos de universos más allá de nuestro horizonte, o en otras dimensiones. Y el gran misterio es que no tienen idea de porqué hay algo en lugar de nada.

Para resolver estos misterios, los cosmólogos deben hacer ciertas suposiciones acerca de eventos absurdamente remotos a nosotros. La teoría de la inflación de Guth es una de esas suposiciones. Dice que el universo se expandió exponencialmente una trillonésima de una trillonésima de una trillonésima parte de un segundo después del Big Bang. En la mayoría de los modelos de este proceso, el empuje expansivo es eterno. Puede cesar en algunas partes del cosmos, como sucedió en nuestra región, después de sólo una fracción de segundo, cuando la energía de la inflación se transformó en materia y energía ordinarias, que el tiempo esculpió en galaxias. Pero fuera de esa región, la inflación continuó, generando un número infinito de nuevas regiones.

No todas las regiones se parecen. La Mecánica Cuántica describe a la naturaleza como intrínsecamente probabilística, de modo que cada región tendrá sus peculiaridades físicas propias. Algunas contendrán galaxias, estrellas, planetas, e incluso personas. Otras estarán completamente desprovistas de estructuras complejas. La rebanada de espacio y tiempo que podemos ver desde la Tierra es de 90.000 millones de años luz. Según la teoría inflacionaria, esa enorme rebanada es una sección pequeña de una burbuja minúscula que flota en un mar espumoso cuyas proporciones desafían la comprensión. Esta visión del universo es maravillosa en su vastedad y variedad y en el puro rango de posibilidades que sugiere a la mente. Pero, ¿podrá algún día probarse cierta?

Parados sobre el conocimiento consolidado, vemos que el cosmos se extiende mucho más allá del alcance de nuestra mirada. Si mirás lejos en el tiempo, o profundo en el interior de la materia, a partir de cierto punto la ciencia se pierde en la niebla. Hay especulaciones sofisticadas, más o menos caprichosas, que son intentos de aguzar la mirada y penetrar en la niebla, pero son sólo especulaciones.

Desde dónde lo mires, filosóficamente, el cosmos es un lugar conmovedoramente intrigante, ¿no te parece?

Ross Andersen  
In the begining

jueves, 4 de junio de 2015

El alcance de las explicaciones

¿Cómo sabemos? Una de las cosas más destacables de la ciencia es el contraste entre el enorme alcance y poder de nuestras mejores teorías y los medios precarios y locales con los que las creamos.
Las teorías científicas son explicaciones: aserciones acerca de lo que hay y de cómo se comporta. Durante la mayor parte de la historia de la ciencia, se creía equivocadamente que esas teorías se derivan de la evidencia de nuestros sentidos - una doctrina filosófica llamada empirismo. El filósofo John Locke escribió en 1689 que la mente era como un papel en blanco en el que escribía la experiencia sensorial, y de ahí venía todo nuestro conocimiento.
Las teorías científicas no se derivan de nada. No las leemos de la naturaleza: las adivinamos - conjeturas audaces. Las mentes humanas las crean reordenando, combinando, alterando y agregando ideas existentes lo la intención de mejorarlas. La experiencia es esencial para la ciencia, pero su rol es diferente al que supone el empirismo. No es la fuente de la cual derivan las teorías. Su función principal es elegir entre las teorías que ya han sido adivinadas. Eso es “aprender de la experiencia”.
Esto no fue entendido con propiedad hasta mediados del siglo XX con el trabajo de Karl Popper. Históricamente, el empirismo fue el defensor  de la ciencia experimental, refutando las aproximaciones tradicionales al conocimiento como la deferencia a la autoridad de libros santos, a la autoridad humana de sacerdotes o académicos, o las creencias en tradiciones, reglas de oro o rumores. El empirismo también contradijo la idea persistente de que los sentidos eran poco más que fuentes de error que debían ser ignoradas. Y era optimista, trataba de obtener nuevo conocimiento en contraste con el fatalismo medieval que suponía que todo lo importante ya era conocido. De modo que, a pesar de estar equivocado sobre de dónde viene el conocimiento científico, el empirismo fue un gran paso adelante tanto en la filosofía como en la historia de la ciencia.
¿Cómo puede derivarse el conocimiento de lo que no ha sido experimentado de lo que sí ha sido? La sabiduría convencional dice que la clave es la repetición: si uno repetidamente tiene experiencias similares en circunstancias similares, puede extrapolar o generalizar el patrón y predecir que va a continuar. ¿Por qué esperamos que el sol salga mañana por la mañana? El argumento establece que en el pasado lo hemos visto salir cada vez que miramos el cielo por la mañana, y derivamos la teoría por la cual en circunstancias similares viviremos la misma experiencia. En cada ocasión en la que la predicción acertó, se supone que aumenta la probabilidad de que la teoría siempre acertará. De modo que uno obtiene del pasado conocimiento confiable sobre el futuro, y obtiene de lo particular conocimiento confiable sobre lo general. Este proceso se llama inducción o inferencia inductiva, y la doctrina según la cual las teorías científicas se obtienen de esta forma se conoce como inductivismo.
La deducción lógica por sí sola no alcanza: ninguna cantidad de deducción aplicada a sentencias que describen un set de experiencias puede alcanzar una conclusión acerca de nada que no sean esas mismas experiencias. Algunos inductivistas imaginan que existe un principio natural - el “principio de inducción” - que hace probable que las inferencias inductivas sean ciertas. El futuro se asemejará al pasado, lo distante se asemeja a lo cercano, lo no visto a lo visto.
Pero nadie logró formular un principio de inducción utilizable en la práctica, capaz de obtener teorías científicas a partir de experiencias.
Los conceptos erróneos más fundamentales del inductivismo son dos. En primer lugar, el inductivismo intenta explicar cómo la ciencia obtiene sus predicciones acerca de las experiencias. Pero nuestro conocimiento teórico no toma esa forma. Las explicaciones científicas son acerca de la realidad, la mayor parte de la cual no constituye la experiencia de nadie. La astrofísica no es acerca de nosotros, sino de las estrellas y de las leyes de la física que las forman y gobiernan. Mucho de esto nunca fue observado: nadie experimentó un año-luz, nadie estuvo presente en el Big Bang, nadie tocó jamás una ley física excepto en su mente, a través de la teoría. Todas nuestras predicciones acerca de cómo serán las cosas se deducen a partir de las explicaciones de cómo son las cosas. El inductivismo falla en explicar cómo podemos saber sobre las estrellas y el universo como algo distinto que solamente puntos en el cielo.
El segundo concepto erróneo fundamental es que las teorías científicas predicen que el futuro se parecerá al pasado. La ciencia predice fenómenos espectacularmente diferentes de todo lo experimentado antes.  Por milenios la gente soñó con volar, pero experimentaban sólo caídas. Luego descubrieron buenas teorías explicativas acerca del vuelo, y entonces pudieron volar - en ese orden. Incluso el amanecer no ocurre siempre cada veinticuatro horas: visto en órbita puede ocurrir cada noventa segundos, o no ocurrir en absoluto, y eso se sabe por la teoría desde mucho antes que nadie orbitase la tierra.
Incluso en nuestra vida cotidiana somos conscientes que el futuro es distinto al pasado, y somos selectivos acerca de que aspectos de nuestra experiencia esperamos que se repitan. Como señaló Heráclito, “ningún hombre se baña dos veces en el mismo río, porque no es el mismo río y él no es el mismo hombre.” Cuando recordamos ver un amanecer “repetidamente” bajo “las mismas” circunstancias, estamos utilizando teorías explicativas que nos dicen qué combinaciones de variables de nuestra experiencia debemos interpretar como fenómenos repetidos en la realidad subyacente, y cuales son variables locales o irrelevantes. Por ejemplo, las teorías sobre geometría y óptica nos dicen que no debemos esperar ver un amanecer un día nublado, aunque realmente está ocurriendo. De esas teorías sabemos que el no ver salir al sol un día nublado no cuenta como experiencia de que el sol no salió. De modo que la idea de que una experiencia se repite no es una experiencia sensorial, sino una teoría.
Como el inductivismo es falso, también debe serlo el empirismo. Porque si no podemos derivar predicciones de las experiencias, ciertamente no podemos derivar explicaciones. Descubrir una nueva explicación es inherentemente un acto de creatividad. Estas ideas no se crean a sí mismas ni pueden derivarse mecánicamente de nada: deben ser adivinadas - luego de lo cual pueden ser criticadas y testeadas.
Aún prevalece la idea errónea de que el conocimiento necesita una autoridad para ser genuino o confiable. Esta idea, llamada justificacionismo, convierte la búsqueda de la verdad en una búsqueda de certeza (un sentimiento) o de aprobación (un estatus social).
La posición opuesta se llama falibilismo, y reconoce que no hay fuentes autoritativas de conocimiento ni medios confiables para justificar ideas como ciertas o probables. Para quienes creen en la teoría del conocimiento justificado-verdadero-cierto, el falibilismo significa que el conocimiento es inalcanzable. Pero para quienes creen que crear conocimiento es entender cada vez mejor la realidad, el falibilismo es parte del medio que sirve a ese fin. Los falibilistas esperan que las explicaciones contengan errores además de verdades, y están predispuestos a tratar de cambiarlas para mejor. En cambio, la lógica del justificacionismo es buscar - y creer que se halló - formas de proteger las ideas del cambio. El falibilismo es esencial para iniciar el crecimiento ilimitado del conocimiento - el comienzo del infinito.
La búsqueda de autoridad condujo a los empiristas a estigmatizar la conjetura, la fuente real de todas nuestras teorías. Los científicos debían suprimir o ignorar toda idea nueva excepto aquellas que se derivaran de la experiencia. Fue un error capital: nunca conocemos ningún dato antes de interpretarlo a través de teorías. Todas nuestras observaciones están cargadas de teoría, y son por tanto falibles como lo son las teorías. Considere las señales nerviosas que llegan a nuestros cerebros desde los órganos sensoriales. Lejos están de proveer un acceso directo y no contaminado a la realidad: ellos mismos no son experimentados tal como son - actividad eléctrica. Ni los experimentamos como ocurriendo dónde realmente ocurren - dentro de nuestros cerebros -. En su lugar, los ubicamos en una realidad más allá. No vemos simplemente azul: vemos un cielo azul. No sentimos simplemente dolor: sentimos dolor de estómago, o dolor de cabeza. El cerebro adjunta esas interpretaciones - cabeza, estómago, cielo - a eventos que de hecho ocurren en el mismo cerebro. Nuestros órganos sensoriales y todas las interpretaciones que consciente o inconscientemente adjuntamos a sus salidas, son notablemente falibles. No percibimos nada tal como realmente es. Todo es interpretación teórica: conjeturas.
Si todas nuestras teorías se originan localmente, como un trabajo de adivinanza en nuestras mentes, y pueden testearse sólo localmente, por experiencia, ¿cómo es que contienen conocimiento tan extenso y exacto acerca de la realidad que nunca hemos experimentado? ¿Mediante qué proceso llegaron a representarse físicamente en nuestros cerebros explicaciones acerca del mundo más y más detalladas y verdaderas?
Como hoy, la mayoría pensaba acerca de sus preocupaciones parroquiales. Deseaban saber como salvaguardar su comida, como estar más abrigados, frescos, a salvo, sin dolor. Deseaban progresar en cada aspecto de sus vidas, pero en la escala de una vida humana, casi nunca lo lograron. Los descubrimientos como el fuego, la vestimenta, las herramientas, ocurrieron tan raramente que desde la perspectiva del individuo el mundo nunca mejoraba. Deseaban crear conocimiento pero no sabían cómo.
Esta era la situación desde la prehistoria de nuestra especie hasta el surgimiento de la civilización, y luego durante su imperceptiblemente lento crecimiento en sofisticación - con muchos reveses - hasta hace pocas centurias. Entonces surgió un nuevo modo de descubrimientos y explicación, al que más tarde se llamó ciencia. Su surgimiento se conoce como revolución científica porque logró casi inmediatamente crear conocimiento a un ritmo notable y que no paró de crecer.
La revolución científica fue parte de una revolución intelectual más amplia conocida como la Ilustración, que también trajo progreso en los campos de la filosofía moral y política y en las instituciones sociales. Todas las concepciones de la ilustración coincidían en rebelarse contra la autoridad sobre el conocimiento.
Rechazar a la autoridad sobre el conocimiento era una condición necesaria para el progreso, ya que antes de la Ilustración se creía que todo lo importante ya había sido descubierto y estaba contenido en escritos antiguos y en suposiciones tradicionales. Pero no era suficiente: las autoridades han sido rechazadas muchas veces en la historia, y la secuela habitual fue que nuevas autoridades reemplazaron a las viejas. Se necesitaba una tradición de criticismo que habilitase un crecimiento rápido y sostenido del conocimiento. En ese contexto el empirismo - que sostenía que había que confiar sólo en nuestros sentidos para obtener conocimiento - desempeñó un rol saludable a pesar de ser fundamentalmente falso.
Una consecuencia de esa tradición de criticismo fue el surgimiento de una regla metodológica según la cual una teoría científica debe ser testeable. De modo que, aunque las teorías científicas no se derivan de la experiencia, pueden ser testeadas por la experiencia - por observación o experimento. Por ejemplo, antes del descubrimiento de la radioactividad los químicos creían - y lo habían verificado en incontables experimentos - que la transmutación era imposible. Rutherford y Soddy conjeturaron que el uranio transmutaba espontáneamente en otros elementos. Luego, al demostrar la creación del elemento radio en un contenedor sellado con uranio, refutaron la teoría prevaleciente y la ciencia progresó. Pudieron hacerlo porque la teoría anterior era testeable: era posible testear la presencia de radio. En contraste, la teoría antigua según la cual toda la materia está compuesta de combinaciones de elementos tierra, aire, fuego y agua era intesteable ya que no incluía ninguna forma de testear la presencia de esos componentes. Nunca pudo ser refutada experimentalmente, y nunca pudo ser mejorada a través de experimentos. La Ilustración fue la raíz de un cambio filosófico. La testeabilidad es la característica definitoria del método científico. Popper la llamaba “el criterio de demarcación” entre la ciencia y la no-ciencia.
Aún así, la testeabilidad no pudo ser el factor decisivo de la revolución científica. Las predicciones testeables siempre fueron muy comunes: cada regla de oro tradicional para encender una hoguera es testeable. Cada profeta que anuncia que el sol saldrá el próximo martes tiene una teoría testeable. ¿Cuál es el ingrediente vital presente en la ciencia pero ausente en las teorías testeables de los profetas y apostadores?
La razón por la que la testeabilidad no es suficiente es que la predicción no es el propósito de la ciencia. Las apariciones no son auto-explicativas: no resuelven el problema de cómo llegaron a suceder. Para ello es necesario una explicación: una declaración de cómo la realidad da cuenta de esa aparición.
Durante el siglo XX la mayoría de los filósofos y muchos científicos adoptaron el punto de vista de que la ciencia es incapaz de descubrir nada acerca de la realidad.  Empezando desde el empirismo, llegaron a la conclusión inevitable de que la ciencia no puede hacer nada más que predecir el resultado de observaciones, y que no debería pretender describir la realidad que produce esos resultados. Esto se conoce como instrumentalismo. Niega que puedan existir explicaciones. Es aún muy influyente. En algunos campos como el análisis estadístico la misma palabra ‘explicación’ significa predicción, de modo que se dice que una fórmula matemática ‘explica’ un conjunto de datos experimentales. ‘Realidad’ significa los datos observados que la fórmula aproxima. No hay lugar para aserciones sobre la realidad en sí misma, excepto tal vez ‘ficción útil’.
El instrumentalismo es otra forma de negar el realismo, la doctrina según la cual el mundo físico verdaderamente existe y es accesible a la investigación racional. Una vez que se niega el realismo, la implicación lógica es que toda reclamación sobre la realidad es equivalente a un mito, y ninguna es mejor que otra en ningún sentido objetivo. Esto es el relativismo, la doctrina que asegura que un determinado campo no puede ser objetivamente verdadero o falso: como máximo puede ser juzgado en relación a un estándar arbitrario. El instrumentalismo no tiene sentido en sus propios términos, porque no existe ninguna teoría puramente predictiva, sin explicación. No es posible realizar la mínima predicción sin invocar un marco explicativo sofisticado.
Como sostuvo el físico Richard Feynman, ‘la ciencia es lo que aprendimos sobre cómo evitar engañarnos a nosotros mismos.’ Al adoptar explicaciones que son fáciles de variar, el profeta se asegura que será capaz de seguir engañandose a sí mismo no importa lo que suceda.
El principio básico regulatorio de la ciencia y en general de toda la Ilustración es la búsqueda de buenas explicaciones. Esta característica distingue la aproximación científica al conocimiento de todas las otras aproximaciones: implica que la predicción por sí sola no es suficiente. Conduce al rechazo de la autoridad. Implica la necesidad de una tradición de criticismo. También implica una regla metodológica según la cual deberemos concluir que algo es real si y sólo si figura en nuestra mejor explicación de algo. El cambio radical en los valores y patrones de pensamiento de toda una comunidad de pensadores, que trajo una creación de conocimiento acelerada y sostenida, sucedió sólo una vez en la historia, con la Ilustración y su revolución científica. Toda una cultura política, moral, económica e intelectual - lo que hoy llamamos ‘el oeste’ - creció entorno a los valores sostenidos por la búsqueda de buenas explicaciones, a la tolerancia a la disidencia, a la apertura al cambio, a la desconfianza del dogmatismo y la autoridad, y a la aspiración de progreso individual y cultural.
Consideremos la explicación de las estaciones. El eje de rotación de la Tierra está inclinado relativo al plano de su órbita alrededor del sol. De ahí que durante la mitad del año el hemisferio norte está inclinado hacia el sol mientras que el hemisferio sur está alejado. Cuando los rayos del sol caen verticales en un hemisferio (proveyendo más calor por unidad de área de superficie), caen oblicuos en el otro (proveyendo menos). Es una buena explicación - difícil de variar, porque todos sus detalles cumplen un rol funcional -. Por ejemplo, sabemos y podemos testear independientemente que las superficies inclinadas alejándose de la fuente de radiación son calentadas menos que cuando están inclinadas hacia la fuente. Y podemos explicarlo en términos de geometría, calor y mecánica. La misma inclinación aparece en nuestra explicación de la posición del sol relativa al horizonte en diferentes épocas del año. En el mito de Perséfone es la tristeza de Deméter la que causa el frío en el mundo - pero la gente generalmente no enfría sus entornos cuando está triste, y no tenemos forma de saber si Deméter está triste, o si alguna vez ella enfrió al mundo adempas de cuando empieza el invierno. No es posible sustituir a la luna por el sol en la historia de la inclinación axial, porque la posición de la luna en el cielo no se repite una vez al año, y porque los rayos del sol calentando a la Tierra son una parte integral de la explicación. Tampoco es posible incorporar fácilmente nuevas historias acerca de cómo se siente el dios sol, porque la verdadera explicación del invierno está en la geometría del movimiento Tierra-sol, y todo lo demás es irrelevante.
La teoría de la inclinación axial también predice que las estaciones estarán fuera de fase en ambos hemisferios. Si hubiésemos constatado que están en fase, la teoría habría sido refutada, del mismo modo que el mito de Perséfone lo fue por la observación opuesta. Pero la diferencia es que, si la teoría de la inclinación axial hubiese sido refutada, sus defensores no hubieran tenido adónde ir. Ningún cambio fácilmente implementable haría que los ejes inclinados causaran la misma estación en todo el planeta. Se habrían necesitado ideas fundamentalmente nuevas. Eso es lo que hace que una buena explicación sea esencial para la ciencia: sólo cuando una teoría es una buena explicación - difícil de variar - importa si es testeable. Las malas explicaciones son igualmente inservibles sean o no testeables. No testeamos cada teoría testeable, sino sólo aquellas pocas que parecen buenas explicaciones.
Una forma común en que una explicación puede ser mala es cuando contiene características superfluas o arbitrariedades. A veces al remover lo superfluo y lo arbitrario se alcanza una buena explicación. Esto dio lugar a una idea errónea llamada ‘la navaja de Occam’ (llamada así por el filósofo William de Occam del siglo XIV) según la cual uno debe buscar la explicación más simple. Pero hay numerosas explicaciones simples que son fáciles de cambiar (como ‘Deméter lo hizo’). De modo que, mientras que asumir cosas más allá de lo necesario hacen que una teoría sea mala por definición, han habido muchas ideas equivocadas acerca de lo que es necesario en una teoría.
Cuando una explicación buena es falseada por nuevas observaciones, deja de ser una buena explicación ya que el problema ha sido expandido para incluir las nuevas observaciones. El método científico estándar de abandonar las teorías cuando son refutadas por experimentos es un requerimiento para obtener buenas teorías. Las mejores explicaciones son aquellas que están más constreñidas por el conocimiento existente - incluyendo otras buenas explicaciones. Esa es la razón por la cual las explicaciones testeables que han pasado tests rigurosos se vuelven explicaciones muy buenas, que a su turno es la razón por la cual la testeabilidad promueve el crecimiento del conocimiento en la ciencia.
Suponga que pensó en la teoría de la inclinación axial usted mismo. Es su conjetura, su propia creación original. Pero como es una buena explicación - difícil de cambiar - tiene un significado y un dominio de aplicabilidad autónomos. Usted no puede confinar sus predicciones a una región. Le guste o no, hace predicciones sobre lugares conocidos y desconocidos, predicciones que usted pensó y otras en las que no pensó. Planetas inclinados en órbitas similares en otros sistemas solares, y en otros tiempos pasados y futuros, deben tener calentamientos y enfriamientos estacionales similares. La teoría alcanza desde sus orígenes finitos dentro de un cerebro afectado por retazos de evidencia de una pequeña parte de un hemisferio de un planeta, hasta el infinito.
El alcance de una explicación no es un ‘principio de inducción’; no es algo que el creador de la explicación pueda usar para justificarla. El alcance lo encontramos después de que tenemos la explicación, de modo que no tiene nada que ver con la ‘extrapolación’, o ‘inducción’, o ‘derivar’ una teoría. Es exactamente al revés: la razón por la que la explicación de las estaciones tiene un alcance mucho más allá de la experiencia de sus creadores es precisamente porque no tiene que ser extrapolada. Por su naturaleza misma de explicación es que ya se aplica en el otro hemisferio de nuestro planeta, en todo el sistema solar, en otros sistemas solares y en otros tiempos.
El alcance de una explicación queda determinado por el contenido de la explicación misma. Cuanto mejor es la explicación, más rígido queda determinado su alcance, porque es más difícil de variar. Esperamos que la ley de gravedad sea la misma en Marte que en la Tierra porque sólo se conoce una explicación viable - la teoría general de la relatividad de Einstein - y es una teoría universal. Pero no esperamos que el mapa de Marte se parezca al de la Tierra, porque nuestras teorías acerca del aspecto de la Tierra no alcanzan a ningún otro objeto astronómico. Siempre son las teorías explicativas las que nos dicen cuales - usualmente escasos - aspectos de una situación pueden ‘extrapolarse’ a otras.

David Deutsch
The beginning of infinity, 2011

domingo, 15 de febrero de 2015

El tiempo y la expansión del universo

Sabemos por la relatividad que relojes idénticos tickearán a distintos ritmos si están sujetos a influencias físicas distintas - diferentes movimientos, o diferentes campos gravitacionales. Sii todos los relojes experimentan condiciones físicas idénticas, tickearán al exacto mismo ritmo y registrarán cantidades idénticas de tiempo transcurrido. En un universo en expansión en el que hay un alto grado de simetría, los relojes en distintas galaxias tickearán al mismo ritmo y registrarán idéntica cantidad de tiempo transcurrido. La uniformidad del ambiente físico, evidenciada por la uniformidad de la radiación de fondo de microondas y la distribución uniforme de galaxias en el espacio, nos permite inferir la uniformidad del tiempo.
La conclusión puede ser confusa. Como las galaxias se alejan unas de otras al expandirse el espacio, también lo hacen los relojes, y lo hacen en una enorme variedad de velocidades determinadas por la enorme variedad de distancias que los separan. ¿Tal movimiento no causaría que los relojes se des-sincronicen, como Einstein nos enseñó con la relatividad especial? Por numerosas razones, la respuesta es que no.
Einstein descubrió que los relojes que se mueven a través del espacio en diferentes maneras tickearan a diferentes ritmos. Pero los relojes que estamos considerando ahora no se mueven a través del espacio. Cada galaxia ocupa una región del espacio y, en mayor medida, sólo se mueve relativa a otras galaxias debido a la expansión del espacio. Con respecto al espacio en sí mismo, todos los relojes están estacionarios, y tickean en idéntico ritmo. Estos relojes cuyo único movimiento proviene de la expansión del espacio constituyen la medida universal de la edad del universo.
La uniformidad de la radiación de fondo de microondas provee un test de si te estás moviendo con el flujo cósmico del espacio. Si por ejemplo te desplazas en una nave espacial, tendrás movimiento adicional al de la expansión cósmica del espacio y observarás que la radiación de fondo no es homogénea. Tal como la bocina de un automóvil tiene un tono más alto cuando se aproxima y un tono más bajo cuando se aleja, las crestas y depresiones de las microondas que llegan a tí desde el frente de tu nave te llegarán con una frecuencia mayor que las que se llegan a tí desde atrás. En la “nave espacial” Tierra, los astrónomos hallan que el fondo de microondas es un poco más caliente en una dirección del espacio que en la opuesta. La razón es que la Tierra no sólo se mueve alrededor del Sol, y el Sol se mueve alrededor del centro galáctico, sino que la Vía Láctea entera tiene una pequeña velocidad adicional a la expansión cósmica en dirección a la constelación de Hydra. Cuando los astrónomos corrigen los efectos que tienen estos movimientos adicionales en las microondas que recibimos, la radiación exhibe una uniformidad exquisita de temperatura entre una parte del cielo y la otra.

Brian Greene
The fabric of the cosmos, 2004

El universo es un bizcochuelo en el horno

La historia del universo es, a grandes rasgos, un asunto sorprendentemente simple y se basa en gran parte en un hecho esencial: el universo está expandiéndose. El hecho constituye uno de los más profundos descubrimientos de la humanidad. En 1929, Edwin Hubble, valiéndose del telescopio del observatorio de Monte Wilson en Pasadena, halló que las dos docenas de galaxias que podía detectar estaban todas alejándose. Y cuanto más distantes estaban, más rápido se alejaban. Las galaxias que están a 100 millones de años luz de nosotros se están alejándose a unos 3,4 millones de km/h, aquellas que están a 200 millones de años luz se alejan el doble de rápido, a unos 6,8 millones de km/h, y así sucesivamente. Fue un hallazgo impactante porque el prejuicio científico y filosófico prevaleciente sostenía que el universo era estático, fijo, eterno e incambiante.
Si pasaras por una fábrica y vieras todo tipo de materiales alejándose violentamente en todas direcciones, pensarías que acaba de ocurrir una explosión. Si recorrieras en reversa los caminos tomados por los restos de metal y concreto, encontrarías que todos convergen al punto donde ocurrió la explosión. Por el mismo razonamiento, desde la Tierra observamos que todas las galaxias se alejan y pareciera que nuestra posición en el espacio fue el lugar de una antigua explosión. El problema con esta teoría es que vuelve especial a una región en el espacio - la nuestra -, señalándola como el lugar de nacimiento del universo. Esto implicaría una profunda asimetría: las condiciones físicas en las regiones lejanas a la explosión inicial - lejanas a nosotros - serían muy diferentes a las de aquí. Tal sería una explicación antropocéntrica propia del pensamiento pre-Copernicano, y no hay evidencia de tal asimetría en los datos astronómicos.
La interpretación alternativa fue provista por la relatividad general. Einstein halló que el espacio y el tiempo son flexibles, y halló las ecuaciones que describen con precisión cómo el espacio y el tiempo responden a la presencia de materia y energía. En los años 1920, el matemático y meteorólogo ruso Alexander Friedmann y el monje y astrónomo belga Georges Lemaître aplicaron independientemente las ecuaciones de Einstein a todo el universo. Hallaron que así como el empuje gravitacional de la tierra implica que una pelota lanzada hacia arriba puede estar o bien subiendo o bien cayendo pero no puede permanecer estacionaria (excepto por un momento único en el que alcanza el punto más alto), el empuje gravitacional de la materia y la radiación distribuido a través del cosmos implica que la estructura del espacio debe estar o bien estirándose o bien contrayéndose pero que no puede permanecer fija. Y esto, en lugar de explicar el alejamiento de las galaxias en términos de una explosión cósmica, lo explica en términos de miles de millones de años de expansión del espacio. Al hincharse, el espacio arrastró a las galaxias alejándolas unas de otras, tal como las semillas de anís se alejan unas de otras en la masa del bizcochuelo al hornearse. El origen del alejamiento no es una explosión que ocurrió en el espacio, sino de la expansión del espacio en sí mismo. Cuanto más lejos estén dos galaxias una de la otra, más espacio habrá entre ellas y más rápido se alejarán una de otra cuando el espacio se hincha.

Brian Greene
The fabric of the cosmos, 2004

sábado, 13 de julio de 2013

Japón y el peso de China en la Segunda Guerra Mundial

Los dirigentes militares de Japón tomaron una determinación decisiva en 1937, año en que se embarcaron en la conquista de China. Este hecho originó posturas hostiles en todo el planeta, y se reveló como un error estratégico de primera magnitud, siendo así que, dada la descomunal extensión del país invadido, sus logros territoriales no revistieron la menor significación. Uno de sus soldados garabateó desesperado en la pared de un edificio derruido: "Por todas partes hay conflicto y muerte, y ahora yo también estoy herido. China es infinita, y en ella no somos más que gotas de agua en medio del océano. Esta guerra no tiene sentido. No voy a volver a ver mi hogar." Aunque los nipones dominaron la guerra que habían declarado al régimen corrupto del generalísimo Chiang Kai-shek y a sus mal pertrechados ejércitos, sufrieron un desgaste nada desdeñable - el número de caídos había alcanzado a finales de 1941 los 185.000 -. Ni siquiera el despliegue multitudinario de fuerzas - hasta 1945 permaneció en suelo chino un millón de japoneses - sirvió para propiciar un resultado definitivo, ni sobre los nacionalistas de Chiang, ni sobre los comunistas de Mao, a cuyos ejércitos combatieron, en ocasiones, a lo largo de un frente de tres mil kilómetros.
La idea que se tiene en Occidente de la guerra con Japón está dominada por las campañas del Pacífico  del Sureste Asiático. Con todo, China, y la negativa de Tokio a renunciar a las conquistas que ambicionaba allí, tuvo un peso fundamental en el fracaso último de los nipones. Si se hubieran retirado del continente, tal vez habrían evitado entrar en guerra con Estados Unidos, por cuanto fue la agresión allí perpetrada, y la cultura homicida simbolizada por la muerte de al menos sesenta mil paisanos, cuando no muchos más, en Nankín, lo que suscitó en mayor grado la inquina y la indignación de los estadounidenses. Además, por poca que fuese la eficacia de los ejércitos chinos, la empresa bélica impuso al Japón una colosal sangría de recursos. La maldición que perdió al gobierno de Tokio fue su dominación por parte de soldados consagrados a la supuesta virtud de considerar la guerra un fin en sí mismo, que embriagados por la certeza de su virilidad marcial fueron incapaces de hacerse cargo de la dificultad que entrañaba mover guerra contra Estados Unidos, la mayor potencia industrial del planeta, invulnerable, además, a los ataques y punto menos que imposible de vencer.

Max Hastings
Se desataron todos los infiernos, 2011