jueves, 27 de febrero de 2014

Los límites del ciencia.

Recuerdo, hace ya muchos años, una conversación con mi papá mientras caminábamos por Santiago un caluroso enero. Divagando de tema en tema, como siempre hacíamos durante esas caminatas, en algún momento la conversación giró y nos encontramos haciendonos la siguiente pregunta ¿Qué cosas quedan por conocer?. Recuerdo que él me dijo: En estos tiempos ya no quedan preguntas abiertas. Si bien ha pasado mucho tiempo desde esa conversación, la seguridad con la que él dijo esas palabras, expresando una plena confianza en el desarrollo humano, aun resuena en mi cabeza. Dada la innumerable cantidad de conocimiento que hemos adquirido como humanidad, no es tan difícil pensar que quedan pocas preguntas sin resolver. Por supuesto, mientras uno más se especializa en un tema, descubre más y más lo mucho que falta por entender. Pero aún así, la pregunta inicial aún aparece. ¿Podemos llegar a conocerlo todo?.
Podríamos rápidamente entrar en una discusión sobre qué significa el conocer, discusión necesaria e interesantísima, pero que prefiero postergar por ahora. En cambio, dejenme aproximarme al problema del conocimiento desde un punto de vista más directo, pragmático (pero como veremos, incompleto). Parafrasearé entonces la pregunta en una forma más manejable.

¿Cuál es el límite de la ciencia?.

Al cambiar la pregunta inicial por esta pregunta más ingenua, estoy haciendo una declaración. El conocer, lo estoy acotando al conocer científico, como lo dicta la disciplina científica. En este contexto conocer significa poseer un modelo el cual nos permita anticipar una consecuencia, dada una causa. Los modelos pueden ser simples, como la representación de una molécula usando esferas y palitos, o más complejos, como la misma molécula representada por la densidad electrónica que es solución de una ecuación diferencial.
Estos modelos en los que se basa nuestro entendimiento, son resultado del desarrollo científico, que tiene como piedra angular el método científico.
De un modo simple y conciso, el método científico es un método que nos permite discernir cuales modelos son más apropiados que otros para describir una situación del mundo real. Este proceso llamado método científico consiste en cuatro pasos: a) Plantear una pregunta, b) desarrollar una hipótesis, c) testear las implicancias de esa hipótesis en un experimento d) comparar resultados con predicciones y si es necesario cambiar la hipótesis. La aplicación y confianza en el método asume un naturalismo metodológico, que es simplemente la idea de que existe un mundo natural al cual como seres humanos podemos acceder de manera precisa. Dicho de otra forma, al aceptar al método científico como herramienta válida, estamos aceptando una forma de ver e interpretar el universo suponiendo que es entendible. Vemos acá la primera limitación de la ciencia, ya que no nos permite acceder a conocimiento fuera del marco de lo “real”, donde por real entendemos al mundo natural que puede ser sujeto de experimentación. Es una definición circular, lo sé, pero útil, ya que al final del día nos provee de herramientas (tecnologías) que afectan de manera bien contundente nuestra vida cotidiana..
Así la esfera de “lo real” es una esfera que se agranda e incluye más fenómenos a medida que conocemos más. Para el hombre primitivo por ejemplo, los rayos eran una manifestación de un ente metafísico y no consecuencia de una serie de fenómenos físicos, como ahora sabemos. Para ellos, el rayo no era parte de su esfera de lo real, siguiendo nuestra definición.
Este es un límite bastante claro, que podríamos resumir de la siguiente forma: el quehacer científico sólo puede responder preguntas que están sujetas a verificación. Por supuesto, en la búsqueda de el entendimiento, este límite se cruza a cada momento. Muchas veces las hipótesis son elaboradas en base a la intuición, sin una directa verificación experimental, y toma el trabajo de muchas generaciones de científicos el verificar o refutar estas hipótesis. En este punto podemos ver el siguiente límite importante al que se enfrenta la ciencia.
Como mencioné anteriormente, el método científico se basa en la búsqueda de hipótesis que puedan ser contrastadas con experimentos. Pero esto supone un importante límite en nuestro entendimiento, ya que sólo podemos establecer la validez de una teoría mientras no se pruebe lo contrario. No es que en el proceso acumulativo que implica el entender, desechemos sin más ni más un marco teórico si se presenta un caso en donde no funciona, más bien lo que hacemos es verificar sus rangos de aplicabilidad, y buscar una teoría más completa, que contenga a la antigua como uno de sus casos particulares.
Ok, pero suficiente con los límites epistemológicos*. Otros dos límites de la ciencia, que tienen su base en la naturaleza humana de su quehacer son a) los límites éticos, y b) los límites técnicos.
La capacidad transformadora de la tecnología, que resulta del desarrollo científico tiene importantes implicancias sociales. Esta verdad, patente en nuestros días, no fue apreciada hasta bien entrado el siglo XX, luego de que quedara en evidencia con la capacidad destructora de la maquinaria de guerra nacida al alero de la técnica. Un ejemplo demoledor de esto es la bomba atómica. Por supuesto, el conocimiento como entidad abstracta es amoral, pero una pregunta válida es cuánto valor le ponemos a el conocimiento por sobre la ética. Esta búsqueda de un equilibrio entre lo que queremos saber y la forma de encontrar ese conocimiento (o las implicancias que tendría) produce cierta ciencia tabú.
Ejemplos de estos tabúes abundan, podría nombrar el estudio de las diferencias raciales, en particular la pregunta ¿Existe una raza más inteligente que el resto?, o la clonación de seres humanos, o más allá, la creación de híbridos entre humanos y otras especies.
Finalmente, al menos en lo que respecta a esta columna, tenemos los límites técnicos de la ciencia. Con esto me refiero a la falta de herramientas para testear ciertas ideas. Ejemplos claros de esta limitación provienen de escenarios extremos. En Cosmología, ciertas ideas sobre evolución del universo no pueden ser testeadas porque están fuera del alcance de cualquier experimento, por ejemplo la idea de multiverso. Esta idea básicamente propone que vivimos en un universo apto para la vida, no por algún designio de una creatura sobrenatural, sino porque existen millones de instancias de universos con leyes físicas que toman valores aleatorios. En algunas instancias por ejemplo la constante de gravitación universal es un poco más grande que el valor que posee en este universo, lo que genera que poco tiempo luego del Big Bang ese universo colapse (dado que las cosas allí se atraen entre sí con una fuerza un poco mayor), evitando generar vida como la conocemos.
Mientras que los límites epistemológicos del conocer (al menos en cuanto a la ciencia concierne) son más rígidos, los límites técnicos y morales cambian dado el contexto tecnológico y cultural.
 En base a las ideas expuestas, aparecen bastantes preguntas. ¿Tiene sentido proponer una ética basada en la ciencia, o estas se desarrollan en ámbitos independientes?, ¿Se contrapone la ciencia a la idea de un creador?, ¿Es capaz de desmentir la existencia de Dios?, ¿en que sentido?. En el ámbito de la ciencia y la ética hay quienes postulan que la existencia de tabúes científicos no es deseable, ya que todo ámbito debiese ser abierto a escrutinio y análisis, y siempre existirán científicos dispuestos de saltarse las normas implícitas con tal de hacer algo que les parezca vale la pena, aunque sea reñido con la ética imperante.
Es por esto que necesitamos una sociedad interesada en la ciencia y capaz de desarrollar pensamiento crítico, ya que es la sociedad quien impone las barreras éticas (en mi opinión, necesarias) donde se ha de desarrollar la actividad científica.
Usted estimado lector, ¿qué opina?.

* Epistemología es la rama de la filosofía que estudia el conocimiento, su naturaleza y su alcance. Se ocupa de estudiar como y hasta que punto el conocimiento puede ser adquirido. http://plato.stanford.edu/entries/epistemology/

viernes, 14 de febrero de 2014

Puro cielo

La exposición "Puro Cielo" de Explora Conicyt, está abierta al público hasta el 28 de febrero en el GAM. Hace un recorrido por las técnicas usadas por los astrónomos para estudiar el universo, con algunas explicaciones semi-interactivas. Un grupo de jóvenes está en la exhibición, ofreciendo un pequeño tour a través de la muestra. Fui hace un par de semanas y me pareció interesante, la gente que estaba ahí estaba muy entretenida aprendiendo sobre las ondas electromagnéticas, expansión del universo, planetas extrasolares y muchos otros temas.




Más informacion en el link:
http://www.conicyt.cl/explora/2014/01/30/noticias-del-universo-y-puro-cielo-en-el-gam/

miércoles, 12 de febrero de 2014

Y de repente... Supernova!


El lugar y momento preciso


Ben Cooke, Tom Wright, Matthew Wilde y Guy Pollack son 4 estudiantes de pregrado de la University College London. El 21 de enero estaban en el observatorio docente de la universidad, guiados por el Dr. Steve Fossey. Era una noche nublada, pero había un pedazo de cielo que aún no estaba cerrado por las nubes, así que Fossey decidió apuntar ahí el telescopio de 0.35 metros de diámetro para dar una demostración de cómo usar la cámara CCD. Y ahí, mientras comían pizza y examinaban las imágenes que habían tomado, descubrieron un punto brillante en la galaxia M82 que no se conocía en imágenes anteriores. Habían encontrado a SN2014J, la supernova en la galaxia M82, conocida por ser una galaxia con alta formación estelar y “muy cercana”, a sólo 11.4 millones de años luz*. 

Y saltaron a la fama.


Animación con la aparición de la "nueva estrella".  El punto brillante que aparece cerca, marcado por las líneas blancas corresponde a SN 2014J.
(Fuente: UCL)

Super qué?

Las Supernovas (SNe) son la etapa final de la evolución estelar y consisten en explosiones muy energéticas. Hay dos tipos de SNe: el primero ocurre cuando una estrella de alta masa (al menos más masiva que 8 veces la masa del sol) ha agotado el combustible para las reacciones nucleares en su núcleo, por lo que se vuelve inestable y explota. El segundo corresponde a estrellas de baja masa, que no terminan su vida como SN sino como enanas blancas, y que están en sistemas de al menos dos estrellas, donde una de ellas le transfiere masa a la enana blanca. Esto produce que el núcleo de la enana blanca alcance una masa "crítica",  se “encienda” y explote. SN2014J corresponde a este último tipo, o en lenguaje más técnico, tipo Ia. La luz de las SNe viene del decaimiento de elementos radiactivos producidos en la explosión, por lo que el brillo irá decayendo en las semanas siguientes a la explosión.

Se han conocido muchos registros de explosiones de SNe que han sido observadas desde la Tierra a “ojo desnudo”. La más brillante ha sido SN 1006, (el número corresponde al año en la denominación oficial), registrada por varias culturas, notablemente la china, y de la cuál se determinó ser unas 10 veces más brillante que Venus. Otras SNe notables son: la SN1054, también registrada por muchas culturas de la cual su remanente es la famosa Nebulosa del Cangrejo; SN1987A, descubierta en Chile, fue visible en el hemisferio sur por algunas semanas. Esta SN es una de las mejores estudiadas ya que pertenece a la Nube Grande de Magallanes, una galaxia irregular que orbita nuestra propia Vía Láctea a una distancia de 168.000 años luz. SN2014 J representa una nueva oportunidad de estudiar estas magníficas explosiones en detalle.



La impresionante explosión de SN1987A (izq.) y el progenitor marcado con la flecha (der.)
Fuente: AAO

La famosa Nebulosa del Cangrejo, remanente de la SN1054. Aún no puedo imaginarme un cangrejo en esta nube.
(Fuente: APOD)

Las SNe tipo Ia tienen una importancia especial en astronomía, ya que, debido a que los progenitores tienen todos aproximadamente la misma masa, la explosiones tienen el mismo brillo, lo que las hace excelentes medidores de distancia**. Y a diferencia de las RR Lyrae, que son mucho más débiles, las SNe, al ser mucho más brillantes, pueden encontrarse en galaxias muy lejanas. Estudios de SNe tipo Ia distantes permitieron a los premios Nobel (2011) Brian Schmidt, Saul Perlmutter and Adam Riess a concluir que el universo se está expandiendo aceleradamente (más detalles de esto en una próxima columna). Otra importante característica de estos objetos es que durante la explosión, debido a procesos nucleares (conocido por nucleosíntesis), se producen varios elementos químicos. Por ejemplo, el fierro (Fe) del que está hecho tu escritorio, o tu silla en la que estás sentado en la terraza comiendo sandía, o que compone nuestra sangre provino de una de estas explosiones de SNe. 

El centro de atención

Desde el momento del descubrimiento, la comunidad astrónomica no ha perdido el tiempo y ha estado tomando imágenes de SN2014J en cualquier telescopio donde sea posible. Además, como M82 es una galaxia cercana y muy estudiada, imágenes de archivo ayudarán a determinar el progenitor de la explosión. También ha llamado la atención de astrónomos amateurs en el hemisferio norte, y muchas imágenes dan vuelta la internet. La SN no puede ser observada a simple vista, pero se espera que en su fase de máximo brillo, que ocurrirá por estos días, pueda ser observada con simples binoculares.


Sin duda,  este es un bonito ejemplo de cómo un poco de suerte y una rápida respuesta de la comunidad astronómica en el mundo nos permite explorar en detalle sucesos en escalas de tiempo humanas y desentrañar misterios estelares.


*En distancias astrónomicas, eso es a la vuelta de la esquina.
** En el caso de las SNe tipo II, esto no es tan simple ya que presentan un rango mucho mas amplio de brillo en su máximo y en su curva de luz