Trinoceronte

Porque 140 caracteres a veces no son suficientes

“Transientes” Científicos

En marzo de 2014 científicos de la Universidad de Harvard anunciaron el descubrimiento de la que sería la prueba reina de que el Universo nació después de un período de expansión poderosa conocido como la inflación.  Hoy esos mismos científicos están en el ojo de un “huracán profesional”.  Las pruebas que habrían presentado tendrían un peso menor del pensado originalmente.  Con esto, el supuesto descubrimiento no sería sino un malentendido producto de subestimar un efecto mucho más “mundano”, mas cercano en el espacio y el tiempo, originado en el polvo que flota alrededor de la Vía Láctea.  ¿O no?.  En la historia reciente de la ciencia existen un par de casos similares en el que evidencia con poco peso estadístico es presentada para apoyar teorías que tienen la “simpatía” de casi toda la comunidad científica.  En la mayoría de esos casos, sorprendentemente, ha triunfado la intuición de los teóricos a pesar de que en un principio la evidencia no favorecía sus “alocadas” ideas.  Yo llamo a estos fenómenos en la historia de la ciencia “transientes científicos”.  ¿Estaríamos ante un caso similar?.  ¡Yo apuesto que sí!.  

“Con todo respeto por los mecanismos de la ciencia hay resultados que se sabe  son ciertos aunque la evidencia sea pobre. #BICEP2 es uno de ellos
Marzo 9 de 2014
http://bit.ly/trino-bicep2-confirmado

Mapa de la polarización de la luz inducida por el polvo galáctico que tiene en problemas a los resultados de BICEP2 (tomado de: http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Planck/Planck_takes_magnetic_fingerprint_of_our_Galaxy)

Mapa de la polarización de la luz inducida por el polvo galáctico que tiene en problemas a los resultados de BICEP2 (tomado de: http://bit.ly/1xd1uqq)

En 1919 dos equipos de astrónomos viajaron a dos lugares en el mundo para poner a prueba una de las teorías más fantásticas creadas por el hombre: la Teoría General de la Relatividad (TGR).  Lo que buscaban estos equipos, uno de ellos liderados por uno de los Astrónomos más importantes de toda la historia, Sir Arthur Eddington, era medir la sutil desviación de la luz de las estrellas lejanas cuando pasaban en el espacio-tiempo retorcido cerca al Sol (o por lo menos eso es lo que esperaban).

Una de las fotografías tomadas durante el eclipse de 1919 y que se supone probo la validez de la TGR

Una de las fotografías tomadas durante el eclipse de 1919 y que se supone probo la validez de la TGR

Si la luz se desviava en la cantidad predicha por Einstein la teoría era correcta.  Si lo hacía en menor cuantía no podríamos decidir si era verdadera o no.  Cuando le preguntaron a Einstein que pensaría si los resultados de las medidas hechas por los investigadores no favorecían su teoría, la respuesta del genio alemán fue histórica: “lo lamentaría mucho por el Universo”.  Se refería él por supuesto al sentimiento generalizado entre los físicos de su tiempo y del nuestro por supuesto de que la Teoría General de la Relatividad es una teoría tan perfecta, de un poder explicativo tan poderoso, que en caso de no ser cierta algo malo tendría que haber con el Universo.

Este fetichismo estético no es solo un capricho de ciertos físicos teóricos.  En realidad ha sido el motor de la creación de algunas de las teorías más fantásticas sobre la naturaleza, desde Copernico y Kepler hasta Einstein.  No es raro entonces que la historia de la ciencia este plagada de casos en los que los físicos tengan más fé en sus ideas que en lo que les muestran los primeros experimentos para probarlas.

El anunció publicado en el New York Times el 10 de noviembre de 1919 con los resultados de las medidas hechas por los Astrónomos durante el Eclipse de Mayo de ese mismo año

El anunció publicado en el New York Times el 10 de noviembre de 1919 con los resultados de las medidas hechas por los Astrónomos durante el Eclipse de Mayo de ese mismo año

Todos conocemos el resultado de las medidas de Eddington y sus colegas.  Si hubieran sido negativos no admiraríamos tanto a Einstein y su teoría.  Lo que pocos saben es que incluso la confirmación de la TGR estuvo cruzada por un debate intenso con tintes casi de escándalo científico, no muy diferente al reciente caso de las observaciones del BICEP2.  Lo primero que se dijo sobre el resultado publicado por Eddington, era que la calidad de las observaciones no era suficiente como para cerrar el caso en favor de la validez de la TGR.  Se tildó a Eddington de sesgado, de escoger arbitrariamente las imágenes que favorecían la confirmación de la TGR y de eliminar las imágenes mas ruidosas que podrían disminuir el peso de la evidencia.  Otras observaciones serían necesarias, dijeron en su momento.  Sin embargo, análisis juiciosos realizados en las décadas sucesivas, incluyendo uno publicado exactamente 60 años después (¡!) de la famosa misión científica, demostraron que las observaciones tenían el poder suficiente para probar la existencia del efecto predicho por la TGR, aunque apenas marginalmente (para un recuento completo de esta historia se recomienda revisar las lecturas adicionales al final de esta entrada)

El anuncio de los resultados de Eddington, filtrados naturalmente a la prensa, catapulto la fama de Einstein y de su teoría a niveles estratosfericos, hasta convertir al hombre en el personaje casi mitológico que conocemos hoy y a la teoría en algo que merecía empezar a conocerse universalmente más allá de los cerrados círculos académicos.  Hoy casi 100 años después de estas observaciones históricas podemos decir que la TGR salió airosa a este primer impase.  Supero un “transiente sociológico”, para imponerse en su absoluta belleza sobre la teoría gravitacional de Newton.  Más allá de eso,  La TGR sigue siendo hoy día de las pocas teorías científicas que han soportado las más rigurosas y diversas pruebas observacionales y experimentales alcanzando una precisión sin precedentes en la física.

¿Estamos en el caso del Modelo Inflacionario y de los resultados de BICEP2 ante una situación similar?.  La inflación, como la TGR, goza de una amplia aceptación entre los cosmólogos teóricos.  La teoría es de gran simplicidad pero al mismo tiempo tiene un gran poder explicativo.  De la misma manera que la teoría centenaria de Einstein, el modelo Inflacionario (que va ya para los 40 años de existencia) tiene también sus detractores, empezando por el respetado físico teórico Paul Steinhardt, que ha salido en estos días a despotricar nuevamente del modelo, aprovechando, por supuesto, el “huracán mediático” (ver enlace al artículo al final de esta entrada).  En realidad, sus declaraciones fueron las únicas que faltaron en esos días de emoción que siguieron a la rueda de prensa del equipo del BICEP2.  Ni una palabra señalando la importancia del descubrimiento o advirtiendo del hecho de que los datos podrían ser insuficientes, se le escucho al Prof. Steindhart en su momento.

Como habrán adivinado ya, yo también soy un “simpatizante de la inflación” (que es como llamaría en este punto a quienes confiamos que el modelo termine confirmándose tarde o temprano).  Reconozco la importancia de la crítica que se ha hecho a los análisis y resultados publicados por el BICEP2.  Reconozco que el anunció tal vez fue precipitado y que la rueda de prensa debió realizarse solo después de que el artículo con los resultados pasara por la revisión juiciosa de sus pares.  Es cierto que la prensa infló a niveles estratosféricos la importancia de este que es apenas el primer resultado de su naturaleza.  Aún con todo eso pienso que BICEP2 efectivamente descubrió los modos B de la radiación de fondo de la misma manera que en su momento los “simpatizantes” de la TGR confiaron en que las medidas de Eddington confirmaban esta hermosa teoría.

Lo que sigue a continuación con BICEP2 y el modelo Inflacionario es un fenómeno temporal, pasajero, un “transiente” en la sociedad de la ciencia.  Tal y como vimos después del anunció de las medidas de Eddington y sus colegas en 1919, en el caso del BICEP2 pasarán un par de años mientras el mismo equipo u otros equipos independientes confirman sus medidas y hacen un tratamiento adecuado a los efectos de fondo.  Esto no borrará los errores que se cometieron en el primer anuncio, pero como sucedió con la TGR dejará como ganadores al final a los cosmólogos teóricos que se aferraron a sus ideales más alocados por un fetichismo estético irracional. ¿Cuál es la evidencia que tengo de que las cosas ocurrirán de esa manera?.  Ninguna.  Mi predicción no es científica.  Se basa exclusivamente en mi “confianza” (por no decir “fé” que es una palabra horrible asociada a la sumisión intelectual en creencias supersticiosas) de que el modelo inflacionario es el modelo que describe el origen del Universo aunque sea increíblemente difícil de comprobar.  Se basa también, como he argumentado aquí, en recordar otros ejemplos parecidos de la historia de la física y la astronomía en particular (en un anexo a esta entrada enumero otros ejemplos adicionales al que he desarrollado detalladamente aquí)

La ciencia, como todo fenómeno social, es un aparato complejo.  Hoy los medios de comunicación están poniendo en evidencia mecanismos y fenómenos sociales en su interior que antes solo los científicos conocían.  Su imperfección es ahora pública y esta en la boca de todos.  Pero eso no cambiará el hecho de que se sigan produciendo “transientes científicos”, es decir, períodos de tiempo en los que después del descubrimiento de “ruidosa” evidencia en favor de una teoría o modelo de amplia aceptación teórica, se sucedan períodos de negación, de ácida crítica, de aparición de modelos alternativos, de búsqueda desesperada por una confirmación independiente.  Los transientes podrán durar un par de años o tal vez muchas décadas (como en el caso de la TGR).  Al final, dependiendo de la teoría o el modelo, la intuición teórica emergente en la comunidad científica, se impondrá.

Al decir esto no estoy afirmando que toda teoría, por loca que sea, tenga la misma suerte que la TGR y el Modelo Inflacionario.  ¡Por favor!.  Los transientes científicos que menciono aquí se producen cuando teorías aceptadas de forma generalizada (aunque no unánime por supuesto) por los teóricos, buscan confirmación experimental.  Lo que defiendo  aquí es el poderoso valor de la intuición generalizada de la comunidad científica, el fetichismo estético emergente por ciertas ideas aún en la ausencia de evidencia clara de su validez.  Lo que defiendo, también, es la idea de que en ciencia los resultados experimentales no lo son todo, aunque al decirlo parezca una herejía.  Las observaciones y los experimentos marcan a veces el comienzo de las construcciones científicas y dan el toque final a su validez, pero no le dan al edificio de la ciencia toda su fortaleza.  Las observaciones, en algunos casos, funcionan como el enchapado exterior del edificio teórico en lugar de ser sus “vigas” como la mayoría creemos.

¿Puedo equivocarme con la inflación y BICEP2?.  Tal vez.  De lo que si estoy completamente seguro es que seguiremos viendo en lo que sigue en la historia de la ciencia muchos otros transientes científicos.  Durante estos períodos temporales veremos enfrentamientos apasionados entre científicos, periodistas e incluso entusiastas, alrededor de ideas que de no ser ciertas harían temblar nuestra confianza en lo que es “razonable”.

Al final sin embargo se impondrá, como siempre, un ganador: el fetichismo estético y la intuición de los teóricos.

¡Larga vida a la ciencia teórica!

Lecturas adicionales:

Anexo

Como reconozco que las entradas de este blog son a veces monstruosamente largas (verdaderos trinocerontes) dejo aquí un material complementario que creo soporta el punto que acabo de exponer.

En particular me permito citarles otros “transientes científicos” del reciente pasado de la física y la astronomía.  Esperaría que colegas de otras disciplinas me ayudarán a identificar fenómenos parecidos en la química, la biología y en otras ciencias.

Me atrevo también aquí a predecir cuáles serán las teorías o modelos que vivirán (o están viviendo) sus propios transientes.

Otros transientes científicos del pasado:

  • El Universo Heliocéntrico.  El modelo fue en su momento acusado de ser observacional y teóricamente equivalente al de Tolomeo.  Las motivaciones de Copernico para proponerlo no fueron completamente observacionales sino la intuición de que la organización del Universo podría ser más simétrica si el Sol estaba en el centro.  Las primeras observaciones de Galileo probando la teoría Copernicana tampoco fueron aceptadas como pruebas definitivas de la validez del modelo.  Una teoría alternativa con poder explicativo similar, fue formulada por Tycho Brahe.  Al final los desarrollos teóricos de Newton y otras observaciones detalladas del movimiento de los planetas demostraron la validez del modelo Copernicano más de 100 años después de que se formulara y publicara.
  • La Expansión del Universo.  No es un secreto que el peso estadístico de los datos presentados por Lemeitre y Hubble a mediados de los 1920s no eran suficientes para probar de forma contundente (a 5 sigmas como les gusta a los físicos experimentales) el fenómeno de la expansión del Universo.   Aún así la idea de un Universo dinámico, en lugar de uno estático y eterno, resultaba natural en el contexto de la TGR.  Si bien nunca hubo un debate profundo sobre la validez de la prueba de Lemeitre y Hubble, podría decir sin temor a equivocarme, que también la expansión sufrió su propio transiente científico.  Hoy el fenómeno es perfectamente aceptado y ha sido medido con una precisión de ~1%.
  • Los Exoplanetas.  La existencia de planetas alrededor de otras estrellas es un hecho que había sido intuido casi desde la antigüedad.  Giordano Bruno prácticamente murió en la hoguera por defender ideas como esta.  Después del desarrollo de las ciencias planetarias en el siglo XX, la existencia de otros sistemas planetarios era prácticamente obvia.  Pero hacía falta una confirmación observacional.  Cuando esta llegó por fin en 1995, el resultado observacional no la vería fácil para ver la luz.  Paso prácticamente 1 año para que lo observado por los astrónomos fuera aceptado por otros como un objeto planetario y no como una pequeña “estrella” compañera.  En realidad la discusión duró mucho más que 1 año.  Diría que hicieron falta 2 o 3 años y tal vez decenas o cientos de descubrimientos para que la comunidad astronómica se convenciera definitivamente de que lo que estaban viendo eran planetas.
  • Los Agujeros Negros Estelares.  La existencia de los agujeros negros ha sido teorizada desde hace más de dos siglos pero fue solo hasta bien entrado el siglo XX que la existencia de estas rarezas teóricas empezó a considerarse un producto inevitable de la acción de las leyes de la física y de la evolución estelar.  Aún así detectar uno de estos bichos resulto ser más complicado de lo esperado.  En 1964 se realizaron las primeras observaciones que demostraron la existencia de al menos una fuente de rayos X (Cygnus X-1) que podría ajustarse a las expectativas de los teóricos sobre cuál sería la apariencia que tendrían estos objetos (como es obvio los agujeros negros solo se pueden detectar por la emisión indirecta que producen los gases que giran a su alrededor antes de caer).  Las observaciones sin embargo no convencieron a todos.  Entre ellos se recuerda una curiosa apuesta realizada por Stephen Hawking con Kip Thorne en el que Hawking le daría a Thorne un año de suscripción a Penhouse si se confirmaba que Cygnus X-1 era realmente un Agujero Negro.  Hawking perdió finalmente la apuesta en 1990 cuando todas las observaciones confirmaron finalmente la naturaleza del objeto.

Transientes científicos en proceso o que están por venir:

  • Vida basada en Arsénico.  En 2010 investigadores americanos publicaron con “bombos y platillos” la primera evidencia en favor de la idea de que la vida en ciertas condiciones podría reemplazar uno de sus elementos esenciales (en este caso el Fósforo) por otro parecido (el Arsénico).  El trabajo recibió serias críticas después de ser publicado, especialmente por la metodología experimental utilizada.  Aún así sus autores se sostuvieron en la validez de sus conclusiones.  En 2012 un nuevo trabajo fue publicado confirmando que las bacterias preferían el Fósforo sobre el Arsénico y dejando supuestamente por el suelo los resultados de 2010.   Aún así, yo sigo pensando, como creo que lo hacen también los autores del artículo original, que la idea de que la vida pueda reemplazar algunos de sus elementos por otros químicamente parecidos sobrevivirá a este impase temporal.  Puede que este no sea exactamente el transiente esperado de esta idea, pero deja adivinar lo que se vendrá posiblemente en un futuro próximo.
  • Supersimetría.  La mejor alternativa a la teoría aceptada de las partículas y las fuerzas (el modelo estándar) sigue estando en el tintero a la espera de una confirmación de su validez.  La confirmación no llega todavía y algunos incluso piensan que nunca llegará.  El LHC parece haber cubierto ya la zona del “espacio de posibilidades” donde se suponía que la teoría tendría validez.   Aún así quedan algunos “resquicios” y la esperanza sigue de que la teoría resulte confirmada.  ¿Presenciaremos también con esta teoría un transiente científico?.  ¿O tendremos que esperar también a que se haga un descubrimiento contundente?.  Habrá que recordar que la partícula más importante del modelo estándar, predicha en 1964, fue solo descubierta hasta 2012.  Esperamos que el transiente no sea tan largo.
  • Vida extraterrestre.  Si la existencia de los exoplanetas fue discutible en su momento, no me quiero imaginar lo que será la discusión cuando con una “ruidosa” evidencia se proclame el descubrimiento de la vida en otro planeta.  Estoy absolutamente seguro que el transiente científico de este descubrimiento empequeñecerá a todos los que le hayan precedido en la historia y hará de la confirmación de que la vida es un fenómeno universal, una de las ideas científicas que más resistencia tendrán entre los astrónomos observacionales.
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