Trinoceronte

Porque 140 caracteres a veces no son suficientes

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Un lugar para la intuición

¿Habrá alguna fuerza intelectual más poderosa que la intuición? Posiblemente no.  Aún así nos esforzamos por mantenerla lo más lejos que podemos de las aulas de clase o de cualquier otra actividad académica o de entrenamiento intelectual.  Si diéramos a la intuición el lugar que se merece en la academia, de la misma que lo hacen otras actividades que requieren entrenamiento como las artes o el deporte, estoy seguro que tendríamos niños, jóvenes y adultos produciendo buenas ideas desde lo alto de una gran autoestima.  Pero, ¿cómo lograrlo? ¿cómo “entrenar” o al menos abrir un campito a la intuición en las aulas de clase y otras actividades académicas?

“Un genio es una persona que cuando adivina acierta casi todo el tiempo. Si no dejamos a los niños adivinar ¿cuándo descibriran que son genios?
Marzo 9 de 2014
http://bit.ly/trino-genios-adivinando

Es claro que ser racional o razonable es la característica más importante de un buen académico.  Es también un rasgo que cultivamos en estudiantes y aprendices en todo tipo de actividades intelectuales de alto nivel tales como la ciencia o la técnica.  Sin embargo, a veces muy a menudo, se nos pasa por alto que en realidad los momentos más importantes en el desarrollo de buenas ideas o de su transformación en cosas que funcionan, son aquellos en los que no razonamos.  Momentos de lucidez gratuita en las que las ideas más increíbles (y a veces también las más alocadas) se nos vienen a la cabeza sin estar precedidas por un razonamiento: suposición, hipótesis, tesis, demostración, …  ¿Quién habla en nombre de nosotros (y lo hace a veces de forma tan brillante) en esos momentos? Pues no es otra que nuestra maravillosa intuición.

Yo la llamo el “pensamiento de los intestinos”.  Pensar con el estomago, le dirán otros (aunque este es más bien el caso de lo que uno hace cuando va al mercado con hambre).  Creatividad, la llaman otros, aunque aquí la comparación es injusta (la creatividad es algo mucho más complejo).  En otras palabras, la intuición es lo que hace el cerebro cuando no lo están acosando.

Creo que para nadie es ya un secreto que el cerebro hace cosas que no siempre pasan por el control de nuestra mente consciente y mucho menos de nuestra mente “lingüistica”.  Esa que le pone palabras, sintaxis y gramática a algunos de los pensamientos más complejos y que no puede con otros aún más interesantes cuando están en gestación.  No hay duda de que el cerebro hace mucho más que controlar nuestros movimientos, mantener funcionando nuestros sistemas orgánicos, almacenar lo que percibimos o pensamos e incluso razonar.  A veces el cerebro hace cosas que sencillamente no podríamos encajar en ninguna de las categorías anteriores por mucho que intentáramos buscar un modelo para que lo hicieran.  Pero la intuición no es tampoco aquellas cosas que hacemos por reflejo o por el entrenamiento sofisticado de nuestro sistema motor capaz de completar complejos cálculos físicos por ejemplo para golpear una bola de billar en el lugar exacto de modo que realicé piruetas impensables.

Entre esa “materia oscura” de la actividad cerebral esta la intuición.  La misma que le permitió a Einstein imaginarse que la gravedad era un fenómeno geométrico aunque ninguna ecuación matemática en su época se lo dijera; o la que hizo que Alan Guth y otros cosmólogos de su época imaginaran la teoría inflacionaria en un tiempo en el que no había ninguna evidencia que la antecediera.  La intuición es la que produce aquel apunte certero justo en medio de una pregunta que hacemos en una conferencia.  La que hace a un buen conferencista (uno con una intuición poderosa) ser un gran conferencista.  La que te hace contradecir a un grupo de “genios” dotados de una tonelada de evidencia “racional” en favor de algo, de que lo que quieren hacer no va a funcionar.

Pues bien: aún con todas esas propiedades asombrosas de la intuición y su rol fundamental en la creación de nuevas ideas, hay un único lugar donde la intuición es sistemáticamente excluida: en un aula de clase.

La intuición esta intimamente relacionada con dos primas cercanas: la adivinanza y el error.  Nadie quiere enseñar a un niño o a un joven a adivinar la respuesta a una pregunta o un problema.  El error es duramente sancionado, incluso en contextos donde debería ser sistemáticamente promovido.  Estas dos fuerzas han mantenido a la intuición lejos de los estudiantes y del proceso de enseñanza aprendizaje por mucho tiempo.  Aún así hay un “lugar” en la academia en el que la intuición sigue teniendo un (secreto) papel: las evaluaciones.  Allí, en la intimidad del cerebro del aprendiz, la intuición a veces es la única herramienta disponible para la solución de un problema.  El que no es tímido la usa sistemáticamente pero nunca sin un cierto sentimiento de culpa.  Adivinar parece impúdico en un examen.  Equivocarse es sencillamente fatal.  Las dos cosas son terribles para el aprendizaje.

Si a este punto puede reconocer la verdad siquiera de una parte de lo que digo, posiblemente se esté formulando también la pregunta ¿cómo hacer para darle un lugar explícito a la intuición y el error en la educación?

Mi experiencia docente en los últimos años me ha enseñado que si dejas que los estudiantes adivinan es mucho mejor que si los obligas a “razonar” o a “recordar” (que es casi lo mismo) todas las respuestas.  Mi lema en clase es que “si después de 5 segundos de pensar no tienes la respuesta, pues adivínala”.  Si bien no he hecho medidas rigurosas del resultado de esta bienvenida explícita a la intuición, he visto la cara de satisfacción de muchos cuando descubren que “adivinaron” correctamente ante una pregunta difícil.  Más positiva es la experiencia cuando les explico que es difícil que el cerebro realmente “adivine” cualquier cosa.  La mayoría de las acciones o pensamientos que producimos en un contexto dado tienen un origen concreto en nuestra compleja red de recuerdos y pensamientos no estructurados, que forman el fondo de nuestra consciencia.  No existe en realidad casi nada de aleatorio en “adivinar”.  Cuando lo hacemos lo que realmente estamos es dándole un espacio a la intuición.

¿Y si se equivocan adivinando? Siempre hay una manera de profundizar para entender porque la “intuición” o la “voz de los intestinos” de un estudiante, no fue capaz de acertar ante una pregunta.  En este sentido podría ser aún mas educativo no acertar en una adivinanza que hacerlo.  Al final solo hay una gran ganadora: la autoestima.  Como reza el trino que abre esta entrada, ¿qué es ser un genio sino adivinar sistemáticamente y acertar casi todo el tiempo? ¿cómo esperamos que nuestros estudiantes descubran que son verdaderos genios o simplemente muy buenos en algo si no los dejamos adivinar? 

Es obvio que no en todo se puede adivinar.  Solo en lo importante.

Los Biceps de la Inflación

Ha pasado ya casi una semana desde que se anunciará el 17 de marzo de 2014 el que será posiblemente el descubrimiento científico más importante de este año: el descubrimiento de las huellas en la “radiación de fondo” de las que serían las primeras “ondas gravitacionales” producidas durante la creación misma del Universo.  El resultado es importante y ha sido esperado por los expertos en el tema al menos por un par de décadas.  Pero ¿cuántos de nosotros hemos logrado entender cabalmente la relevancia de este anuncio? y peor aún ¿cuántos hemos entendido siquiera sobre que trata o qué significan todos esos “términos” que lo rodean (fluctuaciones tensoriales, inflación, polarización, etc.)?  Quiero ofrecerles aquí una “guía de supervivencia” para navegar en la creciente ola de material escrito que se esta produciendo y se producirá sobre el tema, además de una perspectiva muy personal acerca de su importancia para la cosmología y la física.

“Entender los resultados de #BICEP2 será para la mayoría casi tan difícil como lo fue para los cósmologos descubrir los modos B de la RCF
Marzo 22 de 2014
http://bit.ly/trino-BICEP

Este es el mapa de las "manchas" en la luz de fondo del Universo creado por BICEP2.  Las rayitas indican la polarización de la luz.

Este es el mapa de las “manchas” en la luz de fondo del Universo creado por BICEP2. Las rayitas indican la polarización de la luz.

La noticia:

“Un equipo de Científicos del Centro Smithsoniano de Astrofísica de la Universidad de Harvard (CfA) ha anunciado el descubrimiento de los denominados modos B en la polarización de la radiación cósmica de fondo (RCF). De ser confirmado, el descubrimiento se constituiría en una prueba observacional sólida de que el Universo pasó por un período de expansión muy rápida conocido como inflación y al mismo tiempo seria prueba indirecta de la existencia de las ondas gravitacionales, predichas ya en 1915 por la teoría general de la relatividad de Einstein.”

Así rezan, palabras más, palabras menos, la mayoría de los anuncios que hemos leído esta semana en los medios escritos y electrónicos acerca de BICEP2, el instrumento científico que nos tiene a todos hablando del tema. Si bien, en primera instancia, el párrafo citado podría sonar bastante razonable e incluso comprensible para la mayoría de nosotros, la verdad es que este, como muchos textos que he leído sobre el tema por ahí, trata en realidad de cosas que son muy poco familiares para la mayoría de quienes no somos expertos en cosmología o que no hemos seguido de cerca su evolución en las últimas décadas (o sea el 99.99% de la población)  Adicionalmente textos como estos difícilmente dejan adivinar por qué este descubrimiento tiene tan excitados a cosmólogos y físicos fundamentales por igual.

Algunos conocidos me han contactado pidiendo que escriba algo al respecto.  Creen ellos que tal vez pueda intentar aclarar, ojalá en un lenguaje y conceptos que nos sean más familiares, lo que hay detrás del descubrimiento anunciado la semana pasada. Espero poder hacerlo, aunque estoy seguro que muchas de las ideas implicadas seguirán siendo oscuras para la mayoría, al menos mientras nos acostumbremos a hablar de ellas (lo que muchas veces es finalmente lo que llamamos “entendimiento”).

Advertencia: esta entrada de blog es anormalmente larga (incluso para mis estándares).  Si no tiene paciencia para aprender un poco de cosmología de una vez por todas o sencillamente ya lo sabe casi todo, le recomiendo ir directamente a la última parte.

Redefiniendo el Big-Bang

Comencemos por el principio: “El primer día creo dios el cielo y la tierra…” bueno, no tan atrás ni tan “animista”…

Las ideas centrales detrás de todo este alboroto son bastante familiares: el universo observable tuvo un origen y su infancia fue bastante violenta. Estas dos ideas, que forman el paradigma central de lo que sabemos sobre la historia del Universo, reciben conjuntamnte hoy el poco elegante y ciertamente pobremente entendido nombre de “Big-Bang”. Casi 60 años después de que se acuñara el término, el Big-Bang sigue confundiendo a la mayoría y tal vez sea esta la oportunidad de aclararlo de una vez por todas.

“Big-Bang” es el apodo familiar que le damos a un complejo proceso que tuvo lugar hace alrededor de 13,800 y que convirtió una microscópica porción de un espacio preexistente, primero, en una bomba llena de una energía exótica repulsiva con el poder de crear nuevo espacio a una velocidad mayor que la luz (expansión inflancionaria) y después en un hervidero infernal hecho de la materia “normal” que hoy vemos en el Universo.

Al primero de estos dos procesos (la parte de la energía exótica) se lo conoce hoy con el nombre de inflación y es justamente en donde comenzo toda la historia, por lo menos del universo observable. El segundo proceso (la parte del hervidero infernal) es justamente lo que describe la teoría que siempre hemos llamado el “Big-Bang” y que nos habla de como el Universo paso por una etapa en la que había tanto calor, materia y energía que todos los átomos e incluso los núcleos atómicos se encontraban fundidos en una sopa de partículas elementales y fuerzas.  El Big-Bang es entonces no el comienzo de algo sino el final del nacimiento del espacio-tiempo de nuestro rincón del multiverso en la inflación.

(¿Multiverso? En otra ocasión hablaré de esta otra parte de la historia)

Santa Inflación

La inflación (o “Santa Inflación” como deberíamos llamarla en lo sucesivo) fue el acto creativo más increíble en la historia de nuestra propia “burbuja” del “multiverso”. Lo primero que fue creado en esta fase decisiva de la historia fue la “expansión”. La “expansión del Universo” (cuyo nombre es más fácil repetir que explicar) es un fenómeno natural increíble en el que se crean nuevos kilómetros de espacio dentro de los kilómetros existentes.

Todo el espacio que existe a nuestro alrededor, el de las galaxias lejanas que vemos en los telescopios y el de las galaxias aún más lejanas cuya luz no nos ha alcanzado todavía, ha sido creado por la expansión. La inflación misma no creo todo el espacio que vemos, pero dió el impulso inicial para la expansión más tranquila que le sucedió y que creo en el lapso de 13,800 millones de años el espacio del universo observable y más allá.

Hoy la expansión crea espacio nuevo pero a un ritmo miserable para nuestra escala y solo “perceptible” a escalas gigantescas. Así por ejemplo, solo si eres un cúmulo de galaxias logras sentir como en tu interior se crean nuevos kilómetros segundo a segundo. Para ser precisos hoy en el interior de un objeto que mida casi 50 trillones de kilómetros se crearán cada segundo 100 kilómetros en todas direcciones. Esto no es nada para la escala del cúmulo.  Pero si el cúmulo de galaxias contiene motas de polvo inteligentes capaces de ver de mirar por un telescopio y de prestar suficiente atención a la luz que le llega desde el extremo opuesto de esta burbuja de galaxias, los 100 kilómetros se harán “claramente” visibles.  Así fue como Edwin Hubble y otras motas inteligentes como él se dieron cuenta de que el fenómeno existía en primer lugar.

La diferencia sin embargo entre la timida expansión presente del Universo y la violenta expansión inflacionaria es que en ese entonces, incluso si eras una bacteria microscópica podrías sentir como se creaba espacio adentro tuyo. A decir verdad nada podría mantenerse entero por la velocidad a la que se creaba el espacio: durante la inflación y antes de que una “bacteria de espacio” se diera siquiera cuenta, tendría tanto espacio por dentro como la suma de mil millones de galaxias de hoy.

¿Pero cómo sabemos todo esto? Como casi todo lo importante en la ciencia, lo adivinamos (o bueno lo adivinaron un grupo de cosmólogos poco ortodoxos a principios de los 80s) En realidad la inflación surgió como la única manera de explicar porque el Universo parece igual por todas partes.  Si el Universo hubiera nacido así, grande como lo vemos hoy en día, la probabilidad de que dos puntos situados en sus antípodas fueran tan parecidos como los han visto los astrónomos, hubiera sido practicamente nula. Pero si admitiéramos que en realidad todo el espacio entre esas antípodas fue creado después de una violentísima expansión en una región diminuta y conectada de espacio hace 13,800 millones de años, la cosa simplemente empieza a cuadrar.  En otras palabras es difícil que dos puntos separados por eones luz se pongan de acuerdo. Pero si esos mismos puntos en el pasado estaban separados por unas millonesimas de billonesimas de nanosegundos luz, tal vez habrían tiempo suficiente ponerse de acuerdo. Así de elemental era la idea.

Pero una cosa es que no podamos explicar una observación y otra muy distinta es que la primera teoría que se nos venga a la cabeza sea la cierta. Pues bien, los científicos tendemos a confiar en estas “soluciones a primera vista” (y damos premios por ellas) siempre y cuando esa teoría que se nos viene primero a la cabeza sea físicamente razonable y no tenga alternativas obvias. No hay que sorprenderse por la arbitrariedad de esta manera de crear teorías nuevas en la ciencia. Otras ideas fantásticas también fueron las primeras que se le vinieron a la cabeza a personas muy inteligentes.  Así por ejemplo, la Novena Sinfonía de Beethoven, que fue prácticamente un descubrimiento estético y no una invención, en realidad fue un acto creativo puro. Algo que se le ocurrió a Beethoven en un momento de inspiración arbitrario  Pero bueno, no nos perdamos.

Después de esta prolongada introducción por fin llegamos a BICEP2. La primera cosa importante que nos han revelado las medidas anunciadas la semana pasada por el equipo de científicos de la Universidad de Harvard es que la idea de la inflación es esencialmente correcta. Pero ¿por qué?

Los “centavos” de la física

Creo que todos hemos oído hablar de la teoría cuántica. Sea que la entendamos o no, todos sentimos un respeto reverencial por ella.  Y no debería ser menos que eso.  La teoría cuántica es la clave de casi todo lo descubierto por BICEP2.  Antes de seguir debemos empaparnos un poco de los aspectos fundamentales de la teoría.  Pero no se preocupen, espero no abrumarlos con explicaciones gastadas sobre el principio de incertidumbre o fenómenos incomprensibles como el “entrelazamiento cuántico”  Me concentraré en lo que nos interesa para entender un poco la noticia del año.

Cuando hay muy pocas partículas involucradas en un sistema (un átomo por ejemplo en lugar de una chocolatina) y esas mismas partículas apenas si se sienten unas a otras o lo hacen de forma organizada y tranquila, aparecen en el sistema fenómenos curiosos que difícilmente vemos en nuestro congestionado mundo cotidiano. Como es obvio, el dominio en el que estos efectos curiosos se hacen más notables es el mundo microscópico, bien sea cerca a los átomos o en las regiones diminutas y “vacías” de las que se formo nuestro universo observable.

Entre las reglas curiosas de este mundo invisible está aquella que dice que la energía de las partículas y las fuerzas (campos para los más nerds) no puede tener valores arbitrarios. Es decir la cantidad de energía que puede tener un electrón o un rayo de luz no puede ser cualquiera. Una analogía que podría funcionar, sería comparar la energía en el mundo físico con el dinero en la vida real.

Cuando una persona es extremadamente rica la cantidad de dinero que puede guardar en su caja menor es casi cualquiera (siempre que no supere lo que tiene en el banco): le vale lo mismo guardar $123’324,021.32 que $133’364,021.23. Sin embargo cuando se tiene poco (y los electrones y otras partículas elementales son los pobres de la física) las restricciones comienzan a ser notorias.

Siendo pobres nos damos cuenta que la plata viene en unidades discretas (centavo por centavo, dólar por dólar, euro por euro, peso por peso) y que no se puede tener una cantidad arbitraria de poco dinero, por ejemplo $45.1213214124. Esta última cifra solo existe en el reino de las calculadoras de bolsillo. Se puede tener $45.12 o $45.13 pero no $45.1213.

Igualmente en la física a un nivel microscópico la energía viene en “centavos”, llamados también históricamente “cuantos” (de allí el exótico nombre de “física cuántica”). Esta idea (que en realidad no parece muy trascendental ahora, pero que sacudió la física a principios del siglo XX) se conoce como la “cuantización de la energía”.

Pero la cuantización de la energía es solo una parte de la historia y al mismo tiempo lo es casi todo en la teoría cuántica. Según esta teoría casi todo en el Universo esta cuantizado. El movimiento, la posición, la rotación, todo parece venir por “centavos”. Es tan extrema la cosa que incluso las partículas que forman nuestros cuerpos son en realidad “cuantos” o “centavos” de algo. Un electrón es un “cuanto” del campo electrónico.  Pero ya tendremos tiempo en otra entrada de hablar de eso.

Así pues, todo en la naturaleza parece venir en paquetes.  Pero hay todavía algo que se resiste a esta “compartimentalización” natural: el espacio-tiempo. Y es que ¿cómo podría el espacio y el tiempo venir por “centavos”? ¿se imaginan cómo sería un “centavo”, un cuanto de tiempo? De existir no habría ningún evento que durará menos que eso.  El tiempo fluiría como los centavos saliendo de una máquina tragamonedas; extraño, ¿no? ¿Qué decir ahora de la “cuantización del espacio”? Si hubieran centavos de espacio, el movimiento sería bastante extraño y ocurriría por saltos, como si nos moviéramos en el interior de un queso o de una espuma, con la diferencia que los agujeros de la espuma, aunque aparentemente vacíos en realidad contienen aire; en la espuma del “espacio cuantizado” aquellos agujeros no contendrían ni siquiera espacio.  Si todavía no entiende, no se preocupe; nadie en realidad sabe realmente cómo sería el espacio-tiempo cuantizado.

El recalentamiento

¿Cuándo volvemos al tema de BICEP2? Pues justo ahora. Las observaciones pacientemente realizadas desde el polo sur por BICEP2, parecen haber revelado finalmente que el espacio-tiempo viene por centavos. Pero, ¿cómo?

Es hora de hablar de la segunda parte de esta historia (la primera fue la inflación). Hoy se llama técnicamente a esta etapa en la evolución del Universo, la fase de “recalentamiento”.

Después de crear cantidades ingentes de espacio, la energía exótica responsable de la expansión (exótico es el nombre que usamos para referirnos a cualquier cosa que no conocemos cabalmente) se descompuso rápidamente en materia y energía convencional, la misma que vemos hoy en día regada por todo el Universo. Los átomos, la luz, la materia oscura, todo lo que apreciamos en el Universo corriente es descendiente de la energía exótica que alimentó la inflación. Estamos hehos, literalmente de los productos de la desintegración de “ignorancia”, esto porque no tenemos ni idea de qué estaba hecha la energía primordial con la que se creo el espacio, el tiempo, la materia y la energía.

Si les pareció bonito el concepto de Sagan de que estamos hecho de materia creada en las estrellas, la idea de la inflación de que todo lo que existe es producto de la descomposición de energía exótica es poesía pura.

El infierno característico de los primeros instantes del Universo es consecuencia de este rápido proceso de descomposición que concluyó en lo que deberíamos llamar hoy día el Big-Bang.  Pues bien, todo lo que fue amplificado durante el período inflacionario quedo impreso de forma permanente en ese maremagnum de energía que apareció durante el período de recalentamiento. Cada imperfección submicroscópica de aquella bacteria de espacio dentro de la cual nació el Universo observable, fue amplificada a tal punto por la inflación que se convirtió con el tiempo en un borrón lleno de protones, electrones y luz, pero esta vez ¡del tamaño de galaxias enteras!.

Si esta historia parece inverosímil, hay otra que lo es aún más: si apuntamos telescopios muy sensibles hacia el cielo, que en lugar de mirar luz convencional miren ondas de radio (microondas para ser exactos) se pueden ver aquellas “imperfecciones bacterianas” ahora convertidas en verdaderos monstruos cosmológicos (ver imagen abajo). Estas manchas amplificadas eran tan grandes, que aún situadas a la increíble distancia de 13,800 millones de años luz, cubren en el cielo parches tan grandes como el que tapa un dedo meñique con la mano completamente estirada (parece poco, pero ese es el tamaño aparente del Sol y la Luna que están a menos de 0.000001 años luz).

Mapa de las manchas creadas en el Universo por las imperfecciones microscópicas amplificadas por la inflación.  Este mapa en particular fue creado por el telescopio espacial COBE

Mapa de las manchas creadas en el Universo por las imperfecciones microscópicas amplificadas por la inflación. Este mapa en particular fue creado por el telescopio espacial COBE

Fueron justamente esas manchas las que estuvieron observando con delicadeza por un par de años los expertos del BICEP2.

Pero si la historia se redujera a descubrir las manchas en el cielo impresas por el increíble poder de la inflación en la denominada radiación de fondo, la historia sería cuento viejo.  Nadie estaría tan emocionado como para producir el alboroto que genero el anunció de hace 8 días. Las manchas de la inflación, o fluctuaciones de la radiación de fondo, como las llaman también los expertos, fueron en realidad descubiertas y observadas en detalle por primera vez a principios de los años 90. Lo hizo un radiotelescopio espacial llamado COBE.

Las observaciones del COBE no solo confirmaron la existencia de irregularidades en el Universo primitivo, sino que además condujeron a otro descubrimiento sorprendente: el número de manchas de microondas observadas en el cielo no depende mucho de su tamaño (o intensidad) aparente. Sean grandes o pequeñas, del tamaño del Sol o de la Luna o tan pequeñas como el parche de cielo que vemos por el ojo de una aguja, el número de manchas de cada uno de esos tamaños, será más o menos el mismo.

¿Cómo pueden cosas tan grandes (recuerden que cada mancha es del tamaño desde galaxias, hasta cúmulos de galaxias) ponerse de acuerdo para aparecer en la misma cantidad por todo el Universo?. Pues la inflación tiene otra vez la explicación. Las pecas de nuestra primitiva “bacteria de espacio” son producto justamente del hecho de que a escala microscópica (que es la escala que ellas tenían antes de la inflación) las cosas vienen por “centavos” o “cuantos”.

Para entender esto imaginen la siguiente analogía: un grupo de personas se sientan en una mesa. A cada una se le entrega al azar pequeñas cantidades de dinero, por ejemplo en promedio $20. Si la repartición se hace usando centavos y nadie realiza un conteo juicioso a algunos les tocarán $20.05 a otros, $19.98 y así sucecivamente. Al ser este un proceso azaroso, el número de personas a las que les tocan 5 centavos más serán mas o menos el mismo de a los que les tocan 2 u 8 centavos (más o menos). Las “fluctuaciones” alrededor del promedio serán aleatorias y más o menos igual de probables. En el mundo microscópico de nuestra bacteria de espacio, partes diferentes de su pequeñísimo cuerpo, recibirán más cuantos de energía y otras recibirán menos y lo harán de forma completamente aleatoria.

Todo seguiría bastante justo, si se mantuviera a un nivel muy pequeño.  Pero entonces llegó de la inflación. Con la expansión monstruosa propia de esta etapa del universo, cada “peca bacteriana” fue convertida en una mancha más grande o más pequeña en proporción a cuántos “centavos” de energía más o menos había recibido. La inflación no solo habría convertido un poquito de espacio en una cantidad monstruosa de él, sino que también se habría amplificado las más pequeñas diferencias de energía. Los pocos centavos de diferencia, antes de la inflación, serían después de ella millones o billones de “$”. Debido a esta amplicación y de la misma manera que habría el mismo número de pecas con 5 centavos más que aquellas con 2 centavos menos, en la etapa de recalentamiento aparecerían el mismo número de fluctuaciones grandes que el promedio que el número de otras más pequeñas.

En conclusión, las observaciones del COBE en los 90s en realidad ofrecieron la primera clave directa de la verosimilitud de la inflación.

La polarización es importante

¿Pero y si es así, porque el BICEP2 es entonces importante? Obviamente nadie construiría un instrumento para ver lo mismo que un telescopio espacial “noventero”. El propósito del radiotelescopio BICEP era no solo observar las manchas sino también estudiar una propiedad de la luz emitida por ellas: su polarización. Una palabrita muy de moda.

Para resumirlo dejenme decirles que la polarización es justo lo que hace que funcionen las gafas de Sol. La luz solar viene en muchas variedades distintas de polarización. Las lentes solo permiten que pase una variedad de ellas. Es por eso que la intensidad de la luz se reduce: de toda la energía posible estamos escogiendo solo una parte. ¿Satisfecho? Lo dudo, pero si no quiere enredarse mucho la vida le sugiero que se quede con esto por ahora.

El hecho de que en la luz del Sol hayan rayos con todas las polarizaciones posibles hace que digamos que la luz solar no esta polarizada. Pero no todas las fuentes de luz se comportan de la misma manera. Para entenderlo le propongo intentar el siguiente experimento: usando unas gafas de Sol mire la pantalla de su celular sostenida en la dirección en la que se vea más brillante. Ahora gire la pantalla 90 grados ¿nota alguna diferencia? Pues debería. La luz de la pantalla del celular esta fuertemente polarizada (solo hay un tipo de polarización que sale de ella y esta es la asociada justamente con la dirección en la que es más larga la pantalla). Cuando mira la pantalla rotada 90 grados, la polarización de la luz gira 90 grados respecto de las gafas y ahora la luz no puede pasar por las lentes.

Volviendo a la radiación de fondo, la luz que nos llega de aquellas manchas enormes en el cielo que hoy sospechamos fueron producidas cuando “bacterias de espacio” fueron infladas violentamente al principio de los tiempos, también esta débilmente polarizada. Pero lo está tan poco que se hace necesario construir instrumentos sofisticados y precisos como el telescopio espacial Planck (que como el COBE también es protagonista de esta historia) y el BICEP2, para poder medirla y estudiarla con suficiente detalle.

Se podría decir que mientras medir la intensidad de la luz de las manchas nos enseña cosas tan valiosas como el hecho de que el número de ellas es independiente de su tamaño, medir la polarización nos da otras informaciones increíbles sobre esas mismas manchas y el universo en el que se formaron. La diferencia entre ambos enfoques es como aquella que hay entre juzgar una persona solo por su ropa o a través de una conversación sostenida con ella. La medida de la polarización de la luz de las manchas en la radiación de fondo, es el equivalente cosmológico a invitarlas a comer para preguntarles detalles sobre su vida.

Una de las informaciones provistas por la polarización es la forma en la que la materia o el espacio dentro de ellas se estaba moviendo cuando fueron creadas antes de la inflación. Y aquí es donde viene la magia. De todos los tipos posibles de polarización que puede tener la radiación de fondo, existe un tipo que llamaré “polarización tipo remolino” (ver las imágenes reales abajo).  “Modos B de polarización” (es su nombre técnico). Este tipo de polarización es producido por materia que se arremolina alrededor de manchas que se han expandido y contraído de formas juguetonas.

Las rayitas negras indican la dirección de la polarización de la luz en una mancha de la radiación de fondo.  En este caso a esta polarización se la llama "modo E"

Las rayitas negras indican la dirección de la polarización de la luz en una mancha de la radiación de fondo. En este caso a esta polarización se la llama “modo E”

"Modo B" en la polarización de la luz de las manchas de la Radiación de Fondo descubiertas por el BICEP2

“Modo B” en la polarización de la luz de las manchas de la Radiación de Fondo descubiertas por el BICEP2

Es interesante notar que el espacio tiempo hace cosas mucho más interesantes que simplemente expandirse. De la misma manera que se puede estirar y contraer un resorte, también se puede estirar y contraer el espacio tiempo mismo. Cuando el fenómeno ocurre de forma repetitiva decimos que hay allí una onda de espacio tiempo. Dado que la teoría de Einstein dice justamente que el espacio tiempo es responsable de la gravedad (habrá otra entrada para aclarar esto) los físicos llamando a estas curiosas contracciones y expansiones juguetonas del espacio tiempo “ondas gravitacionales”.

Centavos de gravedad

Y volvemos otra vez a la Teoría Cuántica. Como todo en el Universo, si el espacio tiempo pudiera venir por centavos (estar cuantizado) también la energía de las ondas de espacio tiempo (ondas gravitacionales) estarían cuantizadas. Pero ya habíamos dicho que no sabemos si el espacio tiempo esta cuantizado. Pues bien, aquí viene otra vez BICEP2: las medidas hechas por el instrumento parecen demostrar que la luz polarizada en remolino solo sería posible si las ondas de gravedad ¡estuvieran cuantizadas! Es decir indirectamente estaríamos probando que el espacio-tiempo vendrían por centavos. No sabemos exactamente cómo (ese seguirá siendo el trabajo de los físicos a partir de ahora) pero lo esta.

En resumen…

Después de esta “resumida”… ¡Bazinga!… aunque seguro aburrida clase de cosmología, podemos hacer una breve síntesis de lo descubierto por BICEP2. Para ello usaré los términos introducidos aquí y que espero sean ahora un poco más claros.

  • BICEP2 es un radiotelescopio que observo por un par de años la polarización de la radiación cósmica de fondo.

  • El lunes pasado y después de muchos análisis los científicos a cargo mostrarón al mundo la que sería la primera evidencia de los denominados “modos B” de polarización de la radiación de fondo, un tipo de polarización que se observa cuando el espacio tiempo es estirado y contraído por ondas gravitacionales.

  • Las ondas gravitacionales responsables de este fenómeno habrían sido fluctuaciones microscópicas del espacio tiempo que la inflación estiro hasta tamaños astronómicos observables por los astrónomos en la Tierra. El descubrimiento indirecto de estas ondas probaría que el espacio tiempo obedece las reglas de la física cuántica, es decir que sus propiedades no son “lisas” o “continuas” sino que vendrían en paquetes o cuantizadas. Las observaciones no revelan exactamente como estaría cuantizado el espacio tiempo, pero se constituyen en la primera evidencia de esta condición.

  • Nadie sabía, antes de esta medida, que intensidad podrían llegar a tener las huellas dejadas por las ondas gravitacionales primordiales en la radiación de fondo. Dicha intensidad nos da una medida de que tan temprano ocurrió la inflación.  O más bien que tanto más tarde respecto a la inflación ocurrieron otros fenómenos bien conocidos.  De acuerdo con la medida de BICEP2 la inflación habría ocurrido muy temprano, tanto que la energía y temperaturas al final de este período fueron increíblemente altos.  Más altos que los esperados por los cosmólogos-

  • Según las medidas hechas por BICEP2 se estima que al comenzar la etapa de recalentamiento la temperatura del Universo era de 100,000 cuatrillones de grados (¡un 1 seguido de 29 ceros!) Es increíble que nadie haya dicho esto hasta ahora, pero esta es la cantidad física más antigua que ha medido el hombre.  Un detalle adicional y no menos fantástico: a esta temperatura los físicos han calculado que todas las fuerzas de la naturaleza (excepto la gravedad) tendrían más o menos la misma intensidad y podrían comportarse como una sola.  Faltará que esos mismos físicos nos aclaren si la inflación tiene que ver con esa famosa “coincidencia” de fuerzas que han llamado históricamente “la gran unificación”.

En fin.  Todavía hay mucha agua que debe correr debajo del puente que separa nuestra ignorancia de los detalles sobre el origen del Universo. Lo que es cierto es que BICEP2 ha colocado el que sería uno de los pilares decisivos para sostener ese puente.

Otros dirían: ¡Oops!

Lecturas recomendadas:

Para quienes disfruten de lecturas un poco más técnicas que esta les recomiendo un par de entradas de blog increíbles sobre el tema:

Recomendada también la entrevista que nuestra buena amiga Angela Posada-Swafford le hizo este fin de semana al Cósmologo Colombiano Sergio Torres:

El Nuevo Cosmos

Acabo de disfrutar el estreno mundial de la serie de ciencia más esperada de los últimos años: Cosmos, una Odisea en el Espacio-Tiempo.  Mi veredicto: ¡fantástica!  Aunque como dicen por ahí un hombre no se baña dos veces en el mismo río y este hombre se ha bañado más de ~10,000 veces desde que disfrutó por primera vez la Cosmos de Sagan, puedo asegurar que la joya de la divulgación científica de los años 80, ha vuelto a la vida

“Solo un gran documental puede contener tan buenas ideas. La mejor del estreno del nuevo #Cosmos: todos somos descendientes de Astrónomos
Marzo 11 de 2014
http://bit.ly/trino-estreno-cosmos

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¿Qué hace a una serie documental una gran serie? ¿qué hace al nuevo Cosmos tan bueno como el Cosmos de Sagan? Aunque muchos (o tal vez pocos, es mi esperanza) pueden pensar que mi emoción es desmedida y que el Nuevo Cosmos es tan solo una versión con mejores efectos especiales y un poco más personal que otras series científicas de nuestro tiempo, quiero presentarles aquí algunos argumentos para proponerles que declaremos oficialmente el renacer del Cosmos de Sagan.  Si sueno muy emocional es porque tanto mi razón como mis más profundos sentimientos sobre la ciencia están íntimamente vinculados con esta serie.  Hoy, sentimientos similares afloraron mientras disfrutaba del que para mí fue simplemente el capítulo 14 de Cosmos, congelado en el tiempo por casi 20 años como si esperará los adelantos científicos y tecnológicos de nuestro tiempo.

¿Cuál es entonces la receta para crear un buen documental de ciencia y que los productores del nuevo Cosmos lograron conservar por más de 20 años para producir de nuevo este tesoro?

El primero, nuevamente, es Sagan.  Muy a pesar de haber muerto hace poco menos de 20 años, el fantasma del creador de la serie sigue ahí e incluso se nos aparece en uno de los momentos más emotivos de este capítulo 14.  No en persona sino en una vieja agenda que conserva intacto el nombre del nuevo presentador, al que conoció cuando este último tenía apenas 17 años.  Se nos aparece en un acantilado, el acantilado en el que comenzó el viaje de la nave de la imaginación en 1986.  Esta vez personificado como otro astrónomo.  Uno como él y que en esa carrera de obstáculos que llamamos la ciencia, le recibe el testigo.  Se nos aparece en una voz en “off” que repite una de las frases más contundentes de toda la serie, “Somos el medio para que el cosmos se conozca a sí mismo”.

En síntesis, una gran serie documental, es también una gran personalidad científica.  Sagan, deGrasse Tyson y no Tom Selleck  o Morgan Freeman

El segundo elemento que hace a la nueva Cosmos tan buena como la Cosmos de Sagan es que te sorprende con lo inesperado.  En el momento en el que te podrían simplemente soltar un dato más, algo que podrías encontrar en una enciclopedia o en un libro de texto, te deja caer una variación de algo que ya sabías y que simplemente no habías pensado de esa manera.  Si bien para personas distintas el dato más impactante de un capítulo en una serie como esta puede variar, para mí el de este estreno fue uno solo: todos somos, de alguna manera, descendientes de astrónomos;  la astronomía estuvo de una manera u otra vinculada con nuestra supervivencia cuando comenzaba nuestro periplo en este planeta.  ¡Fantástico! Ese es el Cosmos que me conecto con la ciencia en los años 80.

El tercer elemento es hacerlo personal.  Los seres humanos vibramos con todo lo que implique a otros seres humanos.  Una cosa es explicar lo que le pasa a un asteroide cuando cae en un agujero negro y otra es contar la misma historia pero con un astronauta de carne y hueso como protagonista.  En Cosmos, el viaje es personal, como rezaba el título de la que ahora llamaremos la primera era de la serie.  Y es personal porque todo en la ciencia lo es.  Por encima de todas las cosas, la ciencia es un proyecto cultural y social.  Creado y sostenido por series humanos.  Un viaje de descubrimiento y uno muy largo en el que aún la muerte de los viajeros es un evento más que no puede ser motivo para detenerse.

En este capítulo de estreno nos encontramos con los sueños personales de un hombre completamente chiflado: Giordano Bruno.  Después del capítulo de hoy ya no sé si admirarlo o gritar a voz en cuello que fue el chiflado más recordado de todos los tiempos.  Les confieso que yo podría estar perfectamente entre los que le tiraban tomates en ese auditorio en Inglaterra.  ¿Cuantos Brunos habrán por ahí? ¿cuánto tiempo tardaremos en saber que estaban en lo cierto? ¿10 años? ¿1,000 años?

El cuarto elemento de una gran serie científica es que te hable en un lenguaje en el que todos podamos entender.  Me sorprendió poderosamente el lenguaje claro y preciso de la nueva Cosmos.  El mismo lenguaje que utilizaba Sagan y que hoy le vale toda la admiración de la comunidad divulgativa internacional.  En esto los creadores de la nueva Cosmos se lucieron y debo confesar que a pesar de mis temores, sé que este logro puede ser en gran medida obra del mismo DeGrasse Tyson.  Me quito el sombrero ante este digno continuador de la Saga Sagan.

El uso de un lenguaje sencillo tiene que ir acompañado de analogías, herramientas didácticas o visuales sencillas también.  El Calendario Cósmico es la mejor de todas.  ¿Quién no tiene claro que marzo es muy temprano y noviembre bastante tarde? Una invención original de Sagan vuelve a la vida magistralmente ilustrada por las herramientas que él lamentablemente no vería en vida.  Como en la vida, Enero coincide con el período de “oscuridad” más profundo de todo el año: todo esta por hacerse, todo se esta cocinando en silencio.  La Galaxia cumpleaños en marzo, claro en el marzo del calendario cósmico.  El Sol llega tarde.  Hay que esperar las vacaciones de fin de año para que el Universo haya cocinado los elementos químicos que se apilaran como basura a su alrededor y crearán a la Tierra apenas hasta el mes de agosto.  La vida es una invención  del cálido septiembre cuando “prácticamente” el año se acabo.  Las flores llegan como una broma el 28 de diciembre.  Y todo lo que ha sido la miserable (en términos cósmicos) historia de la humanidad, se reduce a un “faltan 12 (segundos) pa’las 12, el año va terminar“.

En esta escala solo falto un evento importante: Cosmos, el nuevo Cosmos, se estrenó 6 centésimas de segundo después de la media noche del primero de enero del calendario cósmico creado por el mismo Sagan en 1986.

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El Cosmos de Sagan

Hoy, 9 de marzo de 2014 se estrena en Estados Unidos (y el martes 11 en el resto del mundo) una nueva era de la que ha sido quizás la serie de divulgación científica para la televisión mas exitosa e influyente de todos los tiempos: Cosmos.  Su creador, escritor, productor y presentador, Carl Sagan no solo se convirtió en una figura de referencia en la divulgación de la astronomia sino que ademas (y como poca gente sabe) fue un prolijo cientifico planetario.  ¿Podrá esta nueva etapa de la serie competir en contenido e influencia a la mítica serie de los años 80?  Los que recordamos y vivimos el Cosmos de Sagan esperamos que así sea.

“Hay cosas que el nuevo Cosmos no tendrá: no tendrá la emoción del Voyager, ni el teatro, pero lo más lamentable es que no tendrá a Sagan
Marzo 9 de 2014
http://bit.ly/trino-cosmos

Carl Sagan entre los más fantásticos modelos planetarios que vi jamás

Carl Sagan entre los más fantásticos modelos planetarios que vi jamás

Muchos científicos y entusiastas de la ciencia que crecimos con la poderosa influencia de las sugestivas reflexiones y el tono emocional de Sagan, en una epoca en la que la única divulgación que escasamente veíamos era la de los programas educativos, le debemos al mismo Sagan y a su serie, una sensibilidad especial por la ciencia en su conjunto.

Los que lamentablemente no alcanzaron a ser influenciado por el Cosmos de Sagan, en las etapas mas sensibles de su vida, tal vez vean la serie original como una producción “ochentera”, presentada por un señor vestido a la usanza de finales de los 70, hablando de todo y a veces muy poco de astronomia y que dificilmente podría competir en espectacularidad y contenido informativo con las mega producciones actuales.

¿Qué tiene entonces de especial el Cosmos de Sagan y que todos los que crecimos con su decisiva influencia esperamos no pierda el nuevo Cosmos?

Si tuviera que empezar por lo primero que se me venga a la cabeza (y no necesariamente por lo mas importante) diría que el Cosmos de Sagan tenía a Sagan.  Su característico saquito de cuello alto y saco con parches en los codos, se convirtió para nosotros en la inconfundible presencia de esa poética versión de la ciencia que transmitía en la pantalla. Aún si el nuevo presentador, el carismático divulgador Neil deGrasse Tyson, se pusiera el mismo atuendo, dificilmente igualaría la personalidad de Sagan.  De todos los rasgos de esa personalidad, que posiblemente interpretaba solo como un actor, y uno muy convincente ante las cámaras, estaba esa continua fascinación que se reflejaba en su rostro cuando hablaba de casi cualquier cosa.  Al mismo tiempo, ese mismo rostro, que para un joven como yo, era el de un verdadero sabio, un ídolo, demostraba una genuina humildad frente a la pequeñez y fragilidad del hombre ante el Universo, humildad que por lo menos para mí fue aleccionadora.

Una “sonrisita” permanente  que se dibujaba en su cara (que vemos incluso en la escena que ilustra esta entrada) parecía demostrar como el conocimiento puede hacer feliz a alguien.  Consciente o inconscientemente esa sutil felicidad reflejada en el cara de Sagan terminó por hacer que muchos de nosotros, tal vez por simple efecto de neuronas espejo, sintiéramos una felicidad parecida cuando aprendíamos algo nuevo de él o de alguien más.  Soy escéptico pero realmente espero que deGrasse Tyson alcance a transmitir la misma humildad, la misma felicidad genuina, que quedo tatuada en nuestras mentes después de ver a Sagan en los 80 y 90.

La segunda característica del Cosmos de Sagan y que definitivamente hizo a esta serie histórica, es que sus capítulos no necesariamente trataban todo el tiempo de astronomía.  En contraposición con las a veces empalagosas series de hoy, tal y como la muy popular serie “Universo” de History Channel, cada capítulo del Cosmos de Sagan abordaba las temáticas centrales, desde perspectivas tan distintas como la vida personal de los protagonistas hasta el funcionamiento de la sociedad o del cerebro.  Debo confesarles que mi cerebro juvenil, ansioso por saber más de astronomía, se impacientaba ante esos (supuestos) “detours” y añoraba el momento en el que volvieran a aparecer las imagenes del Voyager, la representación de las galaxias o las estrellas.  Hoy, al mirar en perspectiva, me doy cuenta que lo que más aprendí en el Cosmos de Sagan, no fue sobre Astronomía o Física, sino sobre cómo la ciencia en su conjunto es un increíble proyecto social y cultural vinculado con casi todos los aspectos de nuestra vida. Qué mejor enseñanza podría recibir un joven aspirante a científico (o un soñador) que entender que la astronomia o la física no tratan solamente sobre saber la composición o el tamaño de las partículas de los anillos de Saturno sino también con conocer, casi en persona, a los hombres que en las frías noches holandesas vieron por primera vez con claridad esos anillos o ver de cerca la emoción de los hombres y las mujeres que llevaron hasta allá las naves espaciales que nos revelaron sus secretos.

Espero que la nueva cosmos conserve esa tradición y que Tyson parezca un cientifico tan integral como lo fue genuinamente Sagan.

El tercer elemento destacado y único del Cosmos de Sagan fueron las representaciones teatrales de la historia de la ciencia.  Quién recuerda una cara distinta de la de Kepler, si no es la del escuálido personaje sentado en una carreta huyendo con su madre por una injusta persecución   Quién, que haya visto la serie original, recuerda algo distinto sobre Humason y su increíble descubrimiento de la recesión de las galaxias, sin pensar en ese personaje de gafas sentado en la oscuridad en un observatorio real (el primero que vi en mi vida) esperando pacientemente a que se registraran espectros en placas de vidrio.

Lo poco que he visto de la nueva serie deja adivinar que el único protagonista vivo en la historia será el presentador.  Espero que las representaciones animadas que parecen ser características de la seria no sean las únicas que veamos.

En una epoca en la que crear simulaciones computarizadas de la realidad o ilustrar con sofisticados modelos informaticos conceptos difíciles de la ciencia, Sagan, y por supuesto los talentosos productores de la serie, nos sorprendieron con recursos audiovisuales dificilmente vistos en otras series de su época.  Cómo olvidar, por ejemplo, la magistral explicación de las extrañas condiciones que tendría nuestro encuentro con personajes de otras dimensiones espaciales, en esa famosa historia sobre “planilandia”.  Con el único recurso de unas figuras en cartulina, un escritorio, una manzana, tinta y un cuchillo, manejadas por supuesto con una magistral tranquilidad y claridad, Sagan nos transportó a otras dimensiones y permitió que intuyeramos lo imposible.  Cómo olvidar también esos enormes modelos del sistema solar, planetas tan grandes como Sagan mismo y cuya superficie estaba pintada con un detalle que apenas empezabamos a conocer a partir de las recién adquiridas imagenes de los planetas enviadas por naves como las Voyager.

Quién no aprendió por primera vez en el Cosmos de Sagan, de qué estaba hecho a un nivel fundamental su propio cuerpo.  Todos presenciamos esa inolvidable escena donde Sagan, convertido en un verdadero alquimista de la vida, mezcla elementos químicos en un oscuro laboratorio esperando que algo de allí saliera reptando.  El cosmos de Sagan nos enseño por primera vez que era un Gogol, nos permitió entender la verdadera escala de lo que una decena de miles de millones de años de historia cósmica realmente es, nos mostró cómo sería el cielo de un planeta en un cúmulo globular distante con la Galaxia adornando el atardecer y nos presentó al cerebro como una enorme biblioteca de recuerdos infantiles y conocimientos acumulados.

Pero la más notable de todas las herramientas audiovisuales creadas para el Cosmos de Sagan, es una secuencia animada que representa la evolución del hombre desde las primeras formas de vida y que esta musicalizada, como todo Cosmos, con la inconfundible música de Vangelis.  Nada más emocionante para un verdadero “Cosmofilo”  que escuchar y ver esta secuencia.  La incluyo aquí para su disfrute,

Desearía profundamente que los niños y jóvenes de esta generación recibieran una influencia tan profunda de la nueva Cosmos (o de cualquier otra serie o experiencia audiovisual) como la que recibí yo y muchos de mis amigos del Cosmos de Sagan.  Si este fuera el caso, la nueva serie habrá valido el inmenso riesgo de continuar Cosmos en la ausencia del irremplazable Carl Sagan.

¿Básica o Aplicada? Esa no es la cuestión

Si la Ciencia Básica no es Aplicada entonces ¿para qué?  Si la Ciencia Aplicada no es Básica entonces ¿qué es?  La división entre Ciencia Básica y Aplicada es un embeleco cultural.  Una excusa, tal vez, para no repartir la plata como debería entre líneas de investigación que se adelantan décadas en el futuro.  Toda inversión en “ciencia aplicada” en nuestros países en desarrollo es en realidad una inversión en la aplicación de ciencia básica extranjera (con giro directo a los dueños alemanes y japoneses de las patentes respectivas)  Hay que acabar con este mito y defender a la ciencia en su totalidad unificando las que podrían ser, simplemente, aspectos administrativos o culturales del mismo fenómeno.

“No hay rigurosamente ciencia básica y aplicada. Lo que hay es científicos mal administrados e ingenieros que no saben de ciencia
Marzo 5 de 2014
http://bit.ly/trino-ciencia-aplicada

¿Ciencia Aplicada? Adaptado de http://bit.ly/1ostU9o

¿Ciencia Aplicada? Adaptado de http://bit.ly/1ostU9o

En mi último Trinoceronte plantee una reflexión acerca de la calidad y pertinencia de la formación en ingeniería en Colombia.  Como lo predije precisamente allí, las reacciones no se hicieron esperar.

Ingenieros conscientes de los defectos que tiene la formación profesional en sus disciplinas en el país, reconocieron parcialmente algunas de mis críticas, aunque naturalmente no estuvieron de acuerdo con todas mis apreciaciones (definitivamente no me escogerían como Ministro).

A otros, creo yo, les pudo la crudeza de mis palabras o la manera como formule allí el problema y hoy estoy lejos de engrosar la lista de sus mejores amigos.

Con el temor de parecer un “mono” temático o de empeñarme en acabar con mis últimas amistades en el gremio de la ingeniería (lo que creo es difícil porque los buenos amigos que tengo allí me conocen bien y saben que cuando de la ciencia se trata la diplomacia pasa a un segundo lugar) quiero plantearles aquí otra discusión relacionada con la anterior, o tal vez no,  pero definitivamente igual de importante para lo que será el futuro del desarrollo científico de nuestro país.

Se trata del embeleco de la división entre Ciencia Básica y Ciencia Aplicada, una discusión que también adelantaba en mi entrada sobre la Ingeniería.  Si bien en primera instancia la idea de que el conocimiento o el quehacer científico se pueden dividir en una componente que persigue aumentar nuestro conocimiento del Universo, conocimiento por el conocimiento y en otra que pretende aplicar esos conocimientos para la solución a los (mal llamados) “problemas reales” o de la (supuesta) “vida cotidiana”, un análisis más profundo del asunto deja sin piso una separación como esta, ni siquiera en el nivel semántico.

Dejémoslo bien claro desde el principio: toda Ciencia es básica y al mismo tiempo y “de la misma forma” aplicada.

Creer que hay conocimiento científico que “no sirve” para propósitos “prácticos” tiene dos defectos evidentes.

Primero, desconoce lo que “servir” realmente significa.  No hay ningún desarrollo científico que se persiga sin un propósito, es decir sin servir para un fin concreto.  Si no fuera así, sería prácticamente imposible convencer a cualquier institución, por “alcahueta” que sea, de pagarle a uno para hacer ciencia.  Lo primero que se debe declarar en un proyecto de investigación de ciencia “básica” es para qué diantres van a servir los resultados del proyecto.

Decir que la ciencia “básica” (como la llaman todos esos “yuppies tecnológicos” que hay por ahí), no sirve, es tan injusto como reclamarle a la mamá porque lo regaño a uno cuando estaba chiquito.  Nadie que este vivo y tenga más de 10 años (de edad física o mental) podría contar el cuento sino fuera gracias a la que en algún momento fue “ciencia básica inservible”.

El segundo defecto es pensar que la ciencia no es “práctica”.   Conozco científicos realmente raros.  “Geeks” que gozan con cosas extrañas, algunas tal y como lo vemos en las caricaturas que hacen de ellos en el cine y en la televisión.  Sin embargo, si algo caracteriza a los buenos científicos (los realmente buenos) es su pragmatismo.  Y no es para menos.  ¿De qué le serviría a un personaje que vive de “hackear la realidad” perseguir “pajaritos en el aire”? ¿para qué autoengañarse, como lo hacen… no sé… la teología, la religión, la filosofía o la política, si esto lo va a alejar a largo plazo del objeto último que es entender (lo mejor que puede) la realidad?

Obviamente no todos los científicos somos pragmáticos.  Pero ese es otro problema.  Un problema de educación y formación profesional.  Les aseguro que los científicos que están bien educados o son genuinamente buenos, no se andan con pendejadas.

Si es así, preguntan la mayoría de los “yuppies”, ¿cómo es que se gastan una millonada construyendo un acelerador de partículas para buscar disque la “materia oscura”? A todos quienes se formulan esta importante preguntan día a día les tengo una noticia que les va a permitir conciliar el sueño esta noche: buscar y sobre todo, encontrar la materia oscura, ES MUY IMPORTANTE.  El problema es que para entender este hecho elemental hace falta justamente aquello de lo que adolecen nuestras sociedades: educación científica de calidad.  Solo quién conoce, así sea por cultura general, el contexto general en el que se desarrollan los más grandes proyectos de la ciencia, quién sabe un poco sobre la historia del conocimiento científico, sea porque ha leído o porque ha visto suficiente televisión por cable, sabe que la ciencia es una niña precoz.

Una de las características fundamentales del conocimiento científico (de todo él) y que es quizá la razón más importante para invertir la mayor cantidad de recursos públicos y privados en su desarrollo, es que siempre se anticipa;  los problemas que resuelve se ponen de moda a veces varias décadas después de estar consignados en paper frescos e incomprensibles.  Podríamos decir, en términos coloquiales que “la ciencia básica, inservible e impráctica, de hoy es lo que te mantendrá vivo mañana” Una frase, palabra por palabra, sostenida por sólida evidencia empírica e histórica.

Voy a darles un ejemplo que descaradamente robaré a uno de mis maestros, el Profesor Jorge Mahecha de la Universidad de Antioquia (uno de esos científicos verdaderamente prácticos de los que hablaba arriba).  Se trata de la denominada “magnetoresistencia gigante“.  Este fenómeno, descubierto por un grupo de “geeks” en los años 60s y descrito teóricamente por científicos “puros” en los 80s (científicos básicos, no ingenieros, ni científicos “aplicados”) solo pudo ser utilizado para construir dispositivos cotidianos a finales de los 90s (una hazaña lograda también por científicos puros… pero esta vez pagados por compañías tecnológicas).  En otras palabras, un fenómeno emergente de la materia, solo explicable por la otrora “inservible” mecánica cuántica, permite que todos los yuppies babosos del planeta puedan tener discos duros de varios Giga Bytes en lugar de unos cientos de Mega Bytes.

Otros ejemplos bonitos pueden encontrarse entre las fascinantes páginas del libro El Mundo y sus Demonios, de otro de los científico más prácticos de la historia: Carl Sagan (tan práctico que hasta una celebridad televisiva se volvió)

De modo que me pregunto ¿qué es lo que todo el mundo llama con tanta certeza “ciencia aplicada”? Pues no es más que la misma ciencia, la misma mecánica cuántica, la misma genética, la misma mecánica de fluidos, simplemente puesta en un contexto particular.  Pero hasta donde yo sé, poner en un contexto diferente a una cosa, no lo hace completamente diferente.  En términos muy coloquiales sería como si una arepa puesta al lado de una taza de chocolate fuera diferente fundamentalmente de otra puesta sobre arroz en un plato de comida.

Dejemos de “pendejiar”, pero sobre todo, dejemos de desorientar mas a la gente que administra los recursos que necesitamos los científicos para trabajar.  Todos los científicos.  Hay que recordar que la mayoría de las personas que manejan esos mismos recursos en países como el nuestro poco o nada saben de ciencia (con contadas excepciones) de modo que se creerán cualquier cosa que les digan especialmente si suena a que podrán invertir su dinero en las cosas que les dictan los grandes emporios económicos.

Dejemos de presentar la ciencia que solo nosotros hacemos (la ciencia aplicada, la ciencia para los problemas reales, la ciencia para la gente) cómo la única que realmente sirve y en contraposición con la que hacen esos “marihuaneros del bloque 6”.  Ese no es un juego justo y sobre todo es una mentira rampante.

Volviendo sobre la ingeniería.  Señor estudiante de ingeniería: no deje que le vendan su profesión como una de ciencia “aplicada” con la excusa de no enseñarle casi nada sobre la denominada “ciencia básica”.  Usted esencialmente se esta formando como un científico a secas.  Bueno, esta bien, un científico formado en un contexto diferente, con una sensibilidad diferente por la sociedad; pero al fin y al cabo un científico más.  No se deje quitar lo único que lo hace realmente bueno como profesional, la ciencia y la capacidad que le da para resolver prácticamente cualquier problema.  Exija a sus profesores el más alto nivel académico.  Por algo esta pagando lo que paga (o le paga el gobierno).

Para terminar y abusando de la confianza de un amigo tuitero que me hizo un comentario al Trinoceronte anterior, les cito una frase muy escuchada en los pasillos de las Facultades de “Ciencias Aplicadas” en Colombia: “En la Faculta de ciencias básicas le enseñan qué es, de dónde viene, con qué se come y cómo se demuestra el teorema de pitágoras.  En esta Facultad le vamos a enseñar es para qué sirve ese teorema de verdad”.  La verdad es que si un científico no sabe para que sirve el teorema de Pitagoras, entonces es un mediocre mal educado.  Pero si un ingeniero no sabe “qué es, de dónde viene, con qué se come y cómo se demuestra” el teorema de Pitagoras, sencillamente le robaron la platica en la Universidad.

El Fetiche de la Ingeniería

La “ingeniería” se ha apoderado de nuestras sociedades académicas y educativas.  En países como los nuestros, que consumen conocimiento en lugar de producirlo, el número de “ingenieros” supera por un factor muy grande al número de científicos.  Es más probable que un joven con aptitudes técnicas y matemáticas termine estudiando ingeniería, muchas veces por culpa de un imaginario cultural, presiones sociales o familiares a que estudie física, matemáticas o química.  Mientras eso siga pasando y continuemos promoviendo ese “fetichismo por la ingeniería” seguiremos detrás de aquellos países donde saben que los problemas hay que resolverlos y no solo administrarlos.

“Colombia necesita muchos mas pensadores (científicos, filosofos y artistas) y menos administradores de problemas (ingenieros y contadores)
Marzo 2 de 2014
http://bit.ly/trino-pensadores-y-administradores

Antes de comenzar quiero aclarar que no tengo nada en contra de las Universidades, Facultades y personas que ofrecen y promueven la formación en ingeniería aquí o en cualquier parte en el mundo.  Tengo muy buenos amigos ingenieros y con algunos inclusive buenas relaciones científicas.  Aunque sé que mis opiniones un poco extremas sobre este tema me pueden granjear algunas enemistades espero también que puedan contribuir un poco a una discusión que tenemos que dar para mejorar justamente el nivel de los profesionales en áreas científicas en nuestros países.

Comencemos pues por las definiciones ¿Qué es en Colombia un Ingeniero de Sistemas? Un científico de la computación que se vio obligado a aprender administración de proyectos, estándares y metodologías en Ingeniería cuando debería haber estudiado teoría de números y estadística matemática.  ¿Y un ingeniero electrónico? Un físico del estado sólido al que nunca le dieron un curso de semiconductores decente y que perdió un cuarto de su carrera haciendo lo que un tecnólogo del SENA hace a la perfección: programar microcontroladores, diseñar circuitos y pegar resistencias.  ¿Un ingeniero de alimentos? Un químico formado a medias porque su currículo incluía algunas asignaturas inútiles que lo desviaron del propósito fundamental de su profesión: utilizar la ciencia para mejorar lo que comemos.

Si esta descripción les parece muy cruda, olviden por un momento que soy científico y que obviamente tengo un sesgo profesional, y piensen si en verdad estoy muy lejos de la realidad académica de las ingenierías en Colombia.  Dudo seriamente que quienes sean ingenieros y estén leyendo esta entrada después de haber hecho un posgrado en Ingeniería en Alemania o en Japón, pongan en duda que la formación en ingeniería en Colombia parece un chiste.  Y es que en todo el mundo desarrollado un ingeniero con una alta formación académica es indistinguible de un científico.  Así veo yo a los colegas jóvenes que están llegandos desde hace unos años a las mejores Facultades de Ingeniería de las universidades colombianas.  Pero la formación en posgrado para un ingeniero colombiano, especialmente si es en el exterior, es esencialmente un curso remedial en ciencias, dirigido fundamentalmente a darles el nivel que necesitan para resolver realmente problemas científicos y técnicos.

Pero, ¿se le puede creer a alguien que no es ingeniero, juicios como estos sobre una profesión que no conoce?  A pesar de que mi formación es de científico, desempeñarme en un país con un fetichismo tan avanzado hacia la ingeniería, me ha hecho vivir de cerca lo que es la formación de los ingenieros.  Fui hasta hace un par de años profesor de medio tiempo en ingeniería y estuve involucrado en el desarrollo de programas de pregrado y posgrado en el área en algunas universidades privadas.  Es esa experiencia justamente la que me motiva para hacer esta reflexión.

El primer hecho delicado: a los ingenieros en Colombia se les enseña ciencias prácticamente “por no dejar”.  Los estudiantes odian esa parte de su formación y a muchos directivos les parece que es algo con lo que los currículos simplemente tienen que cumplir.  Si el nivel de exigencia  científica de un profesor de física, matemáticas o química en un programa de ingeniería se excede un poco sobre la media o bien termina siendo vetado por los estudiantes o son los directivos los que le recuerdan que no les esta enseñando a científicos o a matemáticos ¡craso error!  

Si bien las generalizaciones son odiosas y hay que reconocer que existen buenas Facultades de Ingeniería en Colombia, el Fetiche de la Ingeniería en nuestro país y en el mundo en general ha hecho que pululen Universidades dispuestas a graduar ingenieros bajo esas mediocres condiciones de formación científica.  Es justamente por eso que los ingenieros abundan (y se quedan sin trabajo) en Colombia.  Miles de personas con poco talento científico, sin madera para la academia y la ciencia que pasan raspando cursos de matemáticas y física pero que les va divinamente pegando resistencias o en cursos de metodología de la investigación, administración y normatividad en ingeniería.

Si no es sobre la ciencia sobre lo que tratan las ingenierías (al menos por estos lados del mundo) ¿cuál es el fuerte de estas profesiones por aquí?  La respuesta es simple.  A los ingenieros en Colombia los forman para ser excelentes administradores.  Y no me refiero a la administración en el sentido tradicional de la palabra (que también se ha vuelto muy importante para la formación de los ingenieros criollos). Me refiero a manejar, gerenciar el conocimiento que otros han producido.  La organización de los procesos, las metodologías, el trabajo con estándares, cosas todas que son son fundamentales para el buen desarrollo de los grandes proyectos científicos y tecnológicos, pero que están lejos de ser la solución misma a los problemas para los que supuestamente deberían estar formados.

Esta es la formación que necesitan los jefes, los líderes de los proyectos.  Cuando se ve a un grupo de ingenieros colombianos trabajando juntos, esencialmente lo que uno ve es a un montón de “caciques” y ni a un solo “indio”.  Frente a un verdadero problema, uno que jamás hayan visto, que no este incluído en los software de multi física que les enseñaron a manejar o sobre el que no haya manuales escritos por científicos e ingenieros alemanes y japoneses, no hay entre ellos nadie que tenga la formación científica y matemática requerida para enfrentar la realidad.  Todos son expertos en formular proyectos, diseñar cronogramas, leer manuales y hacerlo todo estrictamente siguiendo juiciosos estándares de ingeniería.  Pero ninguno ha resuelto un verdadero problema de física, ni se ha enfrentado a demostrar un teorema en matemáticas avanzadas o ha descubierto o sintetizado una nueva sustancia.  Según nuestras universidades, ninguna de esas habilidades es importante para los ingenieros.  “Dejemos eso a los científicos”, dicen los directivos.  Insisto en que no debemos generalizar.  Hay muy buenos ingenieros en Colombia hoy, verdaderos científicos, pero la inmensa mayoría lamentablemente se aleja poco de la descripción anterior.

Si estuviera en mi definir una política de educación superior para Colombia yo eliminaría los programas y facultades de ingeniería.  Pero no se asusten.  Reformaría también profundamente los programas y facultades de ciencias.  En su lugar crearía grandes Facultades de Ciencias que combinarán la formación e investigación en Ciencias Básicas (ciencia por la ciencia, por la comprensión del funcionamiento del universo) y en las mal llamadas Ciencias Aplicadas (que definiré aquí como ciencia orientada a la solución de problemas tecnológicos y sociales).  Los programas de ingeniería industrial, electrónica, mecánica y civil serían absorbidos en fuertes departamentos de física.  Los que hoy se forman en esas disciplinas se graduarían en un primer momento como físicos.  No habrían ingenieros civiles sino físicos expertos en estructuras civiles.  La ingeniería de sistemas y telecomunicaciones se unificarían en el departamento de matemáticas y estadística.  A la biología y a la química les adosaría todos los profesores y estudiantes de los programas de ingeniería de alimentos, bioingeniería e ingeniería ambiental.  Todo sin mencionar la creación de grandes departamentos de geociencias y astronomía en los que se ofrecería lo que por ejemplo hoy llamamos ingeniería de petróleos.

Pero si todos nos volvemos científicos ¿quiénes aplicarían los estándares, diseñarían los procesos o gerenciarian los equipos de trabajo?  En cada profesión científica, crearíamos líneas de profundización en esos aspectos de la gestión del conocimiento científico para los que hoy se forman TODOS los ingenieros.  Los estudiantes que mostrarán habilidades e intereses en la gestión y la administración se convertirían en científicos-ingenieros.  Ellos serían los jefes en los proyectos que ahora tendrían como mano de obra otros científicos formados profundamente en sus disciplinas y capaces de resolver problemas abiertos, problemas nuevos.  La proporción de “científicos-ingenieros” a científicos ya no sería de miles a 1 (muchos caciques y pocos indios) sino de 1 a muchos.

Los beneficios de esta utopía socio-académica serían diversos.  Científicos aplicados, con una formación rigurosa en ciencias y matemáticas, ocuparían el lugar de los ingenieros.  Los obreros de la creatividad técnica tendrían el más alto perfil y creo yo la mejor preparación para resolver problemas diversos y complejos.  Los nuevos ingenieros, científicos-ingenieros, tendrían una verdadera formación profesional en ciencias pero harían un trabajo de gerencia de nuestro propio conocimiento y soluciones.  No les exigiríamos una especialidad científica o técnica específica y de la misma manera ellos no se esforzarían por demostrarla usando o copiando aquella obtenida por científicos en otros lugares del mundo.

Aunque sé que pocos de ustedes votarían por un presidente que pensará en mi como Ministro de Educación, espero que la presentación de esta dura realidad en los términos igualmente duros que los he expuesto aquí sirva para pensar que existen maneras diferentes de abordar y tal vez resolver el problema de la formación científica y técnica en países como los nuestros.

Actualización (Mayo 22 de 2014).  Como podrán notar de los abundantes y largos comentarios abajo, esta entrada tuvo justamente la reacción que predecía al principio.  No es para menos.  Sé que fui atrevido, pero también sé que alguien tiene que lanzar la piedra en el estanque para que la cosa se mueva (no quiero tampoco dármela de mesías).  Las aguas estancadas huelen maluco.  Les recomiendo de manera muy especial los comentarios contrarios al punto en este artículo en especial aquellos que tuvieron la paciencia de escribir argumentaciones muy “científicas” como @_vonrichthofen, Alfredo, Francisco Beltrán y Alvaro Monterroza (que hasta bibliografía puso).   Me alegra que buenos científicos hayan leído y criticado la entrada.    No lean esta entrada sin leerlos a ellos (y seguramente a muchos otros que llegarán)

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