Ciencia Libre

 Hoy, 28 de septiembre, marcamos un día especial en el calendario de Ciencia Libre, y no es solo por el inicio de otoño, sino porque estamos celebrando el Día Internacional de la Cultura Científica. ¿Por qué hoy? Porque un 28 de septiembre, hace años atrás, comenzaron las transmisiones de una serie que dejó una huella imborrable en la historia de la divulgación científica: 'Cosmos', presentada por el inolvidable Carl Sagan.

Carl Sagan, un astrónomo y divulgador científico que ganó un premio Pulitzer, nos llevó a un viaje cósmico a través de las estrellas y galaxias en 'Cosmos', una serie de televisión que se emitió entre 1980 y 1981. Su carisma y pasión por la ciencia hicieron que la serie se convirtiera en la más vista en la televisión pública de Estados Unidos y alcanzara a más de 500 millones de personas en todo el mundo.

Quienes tuvimos la fortuna de ser niños en los años 90 y ver 'Cosmos', recordamos cómo Carl Sagan nos transmitía no solo conocimiento científico, sino también una profunda conexión con el cosmos. Sus palabras nos llenaban de paz, esperanza y gratitud por formar parte de este vasto universo. Podíamos ver la armonía en sus ojos y manos mientras explicaba conceptos complejos de la física, la astronomía y la biología.

Su legado no se limita solo a la televisión, sino que se extiende a sus libros, incluyendo la icónica novela 'Contacto', que exploró el tema del contacto con una civilización extraterrestre inteligente. En 'Contacto', Sagan tejió una trama fascinante que se entrelaza con conceptos científicos fundamentales, desde las leyes de la física de Newton hasta las teorías de la relatividad de Einstein y la mecánica cuántica de Planck.

Para honrar la memoria de Carl Sagan y su impacto duradero en la divulgación científica, el 28 de septiembre se ha convertido en el Día Internacional de la Cultura Científica. Ciencia Libre, inspirado por el legado de Sagan, se enorgullece de seguir sus pasos. Al igual que él, buscamos llevar la ciencia a un público más amplio, inspirando a las mentes jóvenes y avivando la pasión por el conocimiento.

En este día, recordamos a Carl Sagan como un pionero que nos recordó nuestra posición en el universo y la belleza de la ciencia. Sigamos su ejemplo y compartamos el regalo del conocimiento científico con el mundo, promoviendo la cultura científica y celebrando la maravilla del cosmos que todos compartimos. ¡Feliz Día Internacional de la Cultura Científica!

1. Prueba.

Diría que prueba es uno de los conceptos mayormente malinterpretados de toda la ciencia. Tiene una definición técnica (una demostración lógica de que ciertas conclusiones se siguen a partir de ciertas suposiciones) y que está en fuerte desacuerdo con la forma en que se usa en conversaciones casuales, que es muy cercana a simplemente "una evidencia fuerte para algo". Hay un desacuerdo en la forma en que los científicos hablan y lo que la gente escucha, porque los científicos suelen tener la definición más fuerte en mente. Y con esa definición, ¡la ciencia nunca prueba nada! Así que cuando se nos pregunta "¿Cuál es la prueba de que evolucionamos de otras especies?" o "¿Realmente puedes probar que el cambio climático es causado por la actividad humana?", tendemos a divagar en lugar de decir "Por supuesto que podemos". El hecho de que la ciencia nunca prueba nada, sino que simplemente crea teorías del mundo que son más confiables y completas y que, sin embargo, están sujetas a cambios es uno de los aspectos clave de por qué la ciencia es tan exitosa. 

2. Teoría

Los miembros del público general escuchan la palabra teoría y la igualan con "idea" o "suposición". Nosotros somos más sensatos. Las teorías científicas son sistemas enteros de ideas comprobables que son potencialmente refutables ya sea por evidencia o experimentación. Las mejores teorías (en las que incluyo la relatividad especial, la mecánica cuántica, y la evolución) han soportado cien años o más de retos, tanto de personas que se quieren probar mejores que Einstein hasta de personas a las que no les gustan los cambios metafísicos a su visión del mundo. Finalmente, las teorías son maleables, pero no infinitamente. Puede ser que se encuentre que las teorías están incompletas, o son erróneas en aspectos particulares sin que esto derrumbe la estructura entera. La evolución se ha adaptado mucho con el paso de los años, pero no tanto como para ser irreconocible de la original. El problema con la expresión "es solo una teoría" es que implica que una teoría científica real es una cosa pequeña, cuando no lo es.

3. Incertidumbre y Rareza Cuántica

Esta confusión se da por la explotación de la mecánica cuántica a manos de espiritualistas y "auto-ayudistas" encarnada por la película "¿Y tú qué sabes?". La mecánica cuántica, famosamente, tiene como núcleo las mediciones. Un observador midiendo el momento o la posición causa un colapso de la función de onda, de forma no determinista. Pero solo porque el universo no es determinista no significa que seas tú quien lo controle. Es notable ( y francamente, alarmable) el grado al que la incertidumbre y la rareza cuántica se atan inextricablemente en ciertos círculos con ideas como el alma, humanos controlando el universo, y demás pseudociencia. Al final de cuentas, estamos hechos de partículas cuánticas (protones, neutrones, electrones) y somos parte del universo cuántico. Eso está genial, claro, pero solo en el sentido de que la física es genial.

4. Aprendido vs. Innato

Una de mis ideas (usadas incorrectamente) favoritas es la de el comportamiento siendo "aprendido vs innato" o cualquier versión de esto. La primera pregunta que me hacen a menudo cuando hablo de comportamiento es si es genético o no, lo cual claramente es un malentendido, pues todos los rasgos, todo el tiempo son resultado de la contribución de los genes y de la contribución del ambiente. Solo una diferencia en los rasgos, y no el rasgo en si mismo, puede ser genético o aprendido, como si se tienen gemelos idénticos criados en ambientes diferentes que hacen algo diferente (como hablar idiomas diferentes), entonces esa diferencia es aprendida. Pero hablar francés o italiano no es completamente aprendido del todo, pues uno debe tener cierto antecedente genético para poder hablar del todo.

5.  Natural

"Natural" es una palabra que ha sido utilizada en tantos contextos con tantos significados que se ha vuelto casi imposible de analizar. El uso más básico que se le da, el de distinguir fenómenos que existen solo gracias a la humanidad, supone que los humanos están de alguna forma separados de la naturaleza, y que el trabajo que hacemos es anti o no natural, comparado con el que hacen, las abejas o los castores, por ejemplo.

Los responsables del experimento OPERAconfirmaron haber constatado la existencia deneutrinos, un tipo de partículas subatómicas, que viajaron a velocidad superior a la de la luz, algo que la física considera imposible hasta la fecha.

"Las mediciones indican una velocidad de los neutrinos, superior a la de la velocidad de la luz", dijo Dario Auterio, miembro del Instituto de Física de Lyon (Francia) e integrante de OPERA quien publicó los resultadosdel experimento.

Ante un seminario reunido en la sede del Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN), en Ginebra, Auterio añadió que después de muchas evaluaciones "no podemos explicar los efectos observados en términos de las incertidumbres sistemáticas conocidas".

En medio de una gran expectación, Auterio presentó ante el seminario los resultados obtenidos en el marco de OPERA, una serie de pruebas físicas para medir la oscilación de los neutrinos, consistente en lanzar haces de estas partículas desde el CERN al laboratorio de Gran Sasso (Italia), a 730 kilómetros de distancia.

"Los resultados de los análisis realizados indican la llegada de neutrinos antes de tiempo con respecto a lo computado, asumiendo como cierta la velocidad de la luz", explicó el físico en sus conclusiones, que basó en una amplia base de pruebas científicas.

"Las mediciones se han apoyado en una larga acumulación de estadísticas en OPERA, en el entorno de 16 mil operaciones, en el marco de una campaña geodésica precisa y de una serie de mediciones calibradas llevadas a cabo con técnicas diferentes y complementarias", agregó el científico italiano.

Los autores del experimento ofrecieron los datos y evitaron hacer interpretaciones más avanzadas, manifestando únicamente que el resultado ofrece una serie de "mediciones intrigantes".

La noticia circulaba desde hacía días en círculos científicos y en internet, ante lo que el CERN pidió hoy cautela antes de sacar conclusiones y subrayó que son necesarias nuevas investigaciones.

La confirmación definitiva de que la de la luz no es la máxima velocidad cósmica echaría por tierra uno de los fundamentos básicos de las ciencias físicas y del trabajo teórico de Albert Einstein.

"Dadas las potenciales consecuencias de tal resultado, se requieren mediciones independientes antes de refutarlo o establecerlo de manera firme", señaló en las últimas horas en un comunicado el laboratorio de física más importante del mundo.

El CERN recordó que la posibilidad de que el neutrino sea más rápido que la luz "no concuerda con las leyes de la naturaleza" que son consideradas actualmente como ciertas, pero reconoció que es así como la ciencia avanza, "derribando las paradigmas establecidos".

"Las fuertes limitaciones que emergen de estas observaciones hacen que sea improbable interpretar las medidas del (experimento) OPERA como una modificación de la teoría de Einstein", recalcó el CERN, que insistió en la necesidad de buscar nuevas medidas.

El recorrido del neutrino

"Es un sencillo tiempo de vuelo de medición. Nosotros medimos la distancia y el tiempo, y tomamos la relación para obtener la velocidad, tal y como lo aprendió en la escuela secundaria"

Dr. Alexander Calandra.

Hace algún tiempo, recibí la llamada de un colega. Estaba a punto de poner un cero a un estudiante por la respuesta que había dado en un problema de física, pese a que este afirmaba con rotundidad que su respuesta era absolutamente acertada. Profesores y estudiantes acordaron pedir arbitraje de alguien imparcial y fui elegido yo. Leí la pregunta del examen: Demuestre como es posible determinar la altura de un edificio con la ayuda de un barómetro.

El estudiante había respondido: Lleve el barómetro a la azotea del edificio y átele una cuerda muy larga. Descuélguelo hasta la base del edificio, marque y mida. La longitud de la cuerda es igual a la longitud del edificio.

Realmente, el estudiante había planteado un serio problema con la resolución del ejercicio, porque había respondido a la pregunta correcta y completamente. Por otro lado, si se le concedía la máxima puntuación, podría alterar el promedio de su año de estudios, obtener una nota mas alta y así certificar su alto nivel en física; pero la respuesta no confirmaba que el estudiante tuviera ese nivel. Sugerí que se le diera al alumno otra oportunidad. Le concedí seis minutos para que me respondiera la misma pregunta pero esta vez con la advertencia de que en la respuesta debía demostrar sus conocimientos de física.

Habían pasado cinco minutos y el estudiante no había escrito nada. Le pregunté si deseaba marcharse, pero me contestó que tenía muchas respuestas al problema. Su dificultad era elegir la mejor de todas. Me excusé por interrumpirle y le rogué que continuara. En el minuto que le quedaba escribió la siguiente respuesta: Coja el barómetro y láncelo al suelo desde la azotea del edificio, calcule el tiempo de caída con un cronómetro. Después aplique la formula altura = 1/2 A por T^2. Y así obtenemos la altura del edificio. En este punto le pregunté a mi colega si el estudiante se podía retirar. Le dio la nota más alta.

Tras abandonar el despacho, me reencontré con el estudiante y le pedí que me contara sus otras respuestas a la pregunta. Bueno, respondió, hay muchas maneras, por ejemplo, coges el barómetro en un día soleado y mides la altura del barómetro y la longitud de su sombra. Si medimos a continuación la longitud de la sombra del edificio y aplicamos una simple proporción, obtendremos también la altura del edificio.

Perfecto, le dije, ¿y de otra manera? Sí, contestó, este es un procedimiento muy básico: para medir un edificio, pero también sirve. En este método, coges el barómetro y te sitúas en las escaleras del edificio en la planta baja. Según subes las escaleras, vas marcando la altura del barómetro y cuentas el numero de marcas hasta la azotea. Multiplicas al final la altura del barómetro por el numero de marcas que has hecho y ya tienes la altura. Este es un método muy directo. Por supuesto, si lo que quiere es un procedimiento mas sofisticado, puede atar el barómetro a una cuerda y moverlo como si fuera un péndulo. Si calculamos que cuando el barómetro esta a la altura de la azotea la gravedad es cero y si tenemos en cuenta la medida de la aceleración de la gravedad al descender el barómetro en trayectoria circular al pasar por la perpendicular del edificio, de la diferencia de estos valores, y aplicando una sencilla fórmula trigonométrica, podríamos calcular, sin duda, la altura del edificio. En este mismo estilo de sistema, atas el barómetro a una cuerda y lo descuelgas desde la azotea a la calle. Usándolo como un péndulo puedes calcular la altura midiendo su periodo de precisión. En fin, concluyó, existen otras muchas maneras. Probablemente, la mejor sea coger el barómetro y golpear con el la puerta de la casa del conserje. Cuando abra, decirle:

-Señor conserje, aquí tengo un bonito barómetro. Si usted me dice la altura de este edificio, se lo regalo.-

En este momento de la conversación, le pregunté si no conocía la respuesta convencional al problema (la diferencia de presión marcada por un barómetro en dos lugares diferentes nos proporciona la diferencia de altura entre ambos lugares) dijo que la conocía, pero que durante sus estudios, sus profesores habían intentado enseñarle a pensar.

Es inconcebible que una materia bruta inanimada, sin la mediación de algo más, que no es material, afecte a otra materia y actúes sobre ella sinn que exista contacto mutuo (...) Debe existir algún agente que cause la gravedad actuando constantemente de acuerdo con ciertas leyes; pero dejo a la consideración de mis lectores si ese agente ha de ser materia o inmaterial.