KATERINA BRINDISINA
Manuel Calvo Hernández, nos lega en un interesante escrito:LAS DIEZ GRANDES IDEAS DE LA CIENCIA

EXISTIMOS EN EL ESPACIO Y ACTUAMOS EN EL TIEMPO

Peter Atkins, catedrático de Química de la Universidad de Oxford y , es autor de libro El dedo de Galileo, un tomo de 436 páginas. ¿Por qué su dedo? Porque Galileo representa el punto de inflexión, el momento en que la empresa científica cambió de rumbo y sus cultivadores dejaron sus cómodos sillones, pusieron en duda la eficacia de la alianza entre raciocinio y autoridad, con la que hasta entonces se había intentado luchar con la naturaleza del mundo, y dieron los primeros pasos titubeantes por la senda de la ciencia moderna. Arkins es autor manuales de química de fama mundial y de obras de divulgación como La creación, de la que Richard Dawkins ha dicho que es “el libro de divulgación científica más hermoso que se haya escrito jamás”

Resumimos las diez grandes ideas de la ciencia, tal como las expone en su libro el profesor de Oxford.

1. Evolución. Emerge la complejidad. ¿Cómo se origina toda esta rica variedad de seres vivos? Lamarck (1744-1829) creyó haber dado con la clave. La pobreza y la enfermedad le acompañaron toda la vida, pero fue el fundador de la biología de los invertebrados (término acuñado por él) e intentó encontrar una explicación de la existencia de las especies. La chispa de Darwin se encendió el 28 de septiembre de 1838, mientras pensaba sobre la amplia información que había reunido en su viaje en el “Beagle”, que duró cinco años. Le-ía, por entretenimiento, el Ensayo sobre el principio de la población, de Malthus. Después se pasó 20 años reflexionando y el 1 de julio de 1858 salió a la luz, y el informe se publicó en noviembre de 1859.

La selección natural es una idea sencillísima, pero su aplicación es muy complicada. El “éxito” en este campo es algo más que mera supervivencia. Es tam-bién la capacidad de seguir reproduciéndose. Este principio se halla en el origen de la desafortunada y tan malinterpretada expresión “la supervivencia del más fuerte”, acuñada por Herbet Spencer en 1862. Cuando se considera la selección natural, hay que recordar que se trata de un proceso totalmente locali-zado en el espacio y en el tiempo. Está implicada por completo en el presente y carece en absoluto de previsión,

2. ADN. La racionalización de la biología. La gran idea es aquí “La herencia está codificada en el ADN”. Cada uno de nosotros en cien billones de seres, aproximadamente. Cada una de nuestras células (y rondan el centenar de millones), la mayoría tan distintas que hacen falta doscientas para llenar el punto de esta i contiene una plantilla de todo nuestro cuerpo. En principio (una expresión siempre peligrosamente sospechosa) si descomponemos un cuerpo en sus cien billones de células, podría engendrar cien billones de personas, y si volvemos a separar todas esas personas una vez más, podrían convertirse en unos cien billones y pronto usted y sus clones dominarían por completo todo el universo. Por suerte, hay limitaciones físicas y biológicas que hacen imposible esta fantasía. Pero la mera posibilidad de imaginarla sugiere que nuestros co-nocimientos sobre la naturaleza celular de la vida han alcanzado cotas sin precedentes.

El autor de este libro se formula dos preguntas para desvelar el misterio del cromosoma. ¿De que está hecha la herencia? ¿Qué es la encarnación física de la información genética? La idea de que una sustancia química lleva codificada la información hereditaria había surgido en el siglo XIX. Una vez aceptado, a partir de 1902, aproximadamente, que las proteína son largas moléculas fibrosas, se vivió un entusiasmo generalizado ante la idea de que las proteínas llevaban codificada la información genética, con distintas secuencias de aminoácidos que transmiten mensajes diferentes de una generación a la siguiente.

3. Energía. La universalización de la contabilidad. La energía no ha dejado de ser un aspecto del discurso literario, pero hoy cuenta con una vida nueva, rica y claramente delimitada dentro de la ciencia. Thomas Young (1773-1829) afirmó que el término energía podía aplicarse al producto de la masa o peso de un cuerpo por el cuadrado del número que expresa su velocidad. La observación era incompleta, pero abría un camino fascinante para entender la interpretación actual del concepto de energía y su gran importancia de su conservación. El trabajo, por ejemplo, es energía transferida de tal manera que, al menos en principio, esta energía pueda utilizarse para levantar un peso, o, en términos generales, para mover un objeto.

4. La entropía. El resorte del cambio. La gran idea es que todo cambio es consecuencia de la caída sin finalidad de la energía y la materia en el desorden. Por ello, C.P. Snow pudo afirmar que “desconocer la Segunda Ley de la termodinámica es como no haber leído nunca una obra de Shakespeare”. Una pregunta que cualquiera podría olvidarse de plantear es por qué pasan la cosas. El profesor Atkins, en el libro que glosamos, dice que al buscar la respuesta a esta pregunta podemos llegar a una comprensión absoluta. La respuesta a la interrogación sobre el origen del cambio está en un campo científico llamado termodinámica, y que es el estudio de las transformaciones de la energía, en concreto del calor en trabajo.

5. Átomos. La reducción de la materia. La gran idea: que la materia es atómica. La ciencia tardó en captar la matemática de la materia que en entender el movimiento de esta materia. La naturaleza de lo tangible era más escurridiza que el movimiento de la tangible en el espacio, ya que si bien fácil adjudicar números a las diversas posiciones en el espacio y en el tiempo, no se tenía aún la más remota idea de cómo adjudicar números a la materia. ¿A decir verdad, los números afectaban siquiera en algo a las propiedades comúnmente consideradas químicas? ¿Acaso la naturaleza de la materia iba a ser eternamente una mera cuestión de especulación?

Pero, ¿qué son los átomos? ¿Cómo se transforman? La primera demostración de que los átomos tienen una estructura interna fue obra de J. J. Thomson (1856-1940), que en 1897 probó que podían detectarse electrones dentro de los átomos mediante descargas eléctricas. Los electrones eran la primera de las partículas subatómicas (partículas más pequeñas que los átomos) en ser identificadas. El número atómico quedó expuesto a la determinación empírica gracias a una técnica desarrollada por Henry Moseley (1887-1915) antes de ser llamado a filas y morir de un balazo en Gallipoli. Como escribiera Wilfred Owen antes de encontrarse con su propia bala la víspera del final de la guerra:

Hice mío el coraje y obtuve misterio;
hice mía la sabiduría y obtuve dominio

6. Simetría. La cuantificación de la belleza. La gran idea aquí nos llega de Galeno: “Crisipo sostiene que la belleza no consiste en los elementos, sino en la simetría de las partes”. ¿Sería posible que la belleza fuera la clave para comprender este hermoso mundo? El escultor griego Policleto de Argos, que vivó hacia 450-420 a.C., estableció las bases de nuestra comprensión actual de las partículas fundamentales. Uno de los grandes logros de la ciencia del siglo XIX fue la demostración, por el científico escocés James Clerk Maxwell (1831-1879) de que el mejor modo de concebir las fuerzas eléctrica y magnética era considerarla como las dos caras de una única fuerza electromagnética.

7. Cuantos. La simplificación de la comprensión. La gran idea, en este caso, fue la siguiente: Las ondas se comportan como partículas, y las partículas, como ondas. Una buena frase de Richard Feynman es: “Si alguien afirma saber de lo que trata la teoría de los cuantos, es que no la ha comprendido”. Hasta finales del siglo XIX, las ondas eran ondas y las partículas, partículas, sin ninguna ambigüedad. Pero, por desgracia para el entendimiento simplista, esta distinción no superó el cambio de siglo, entró un virus en la física clásica y, a las pocas décadas del siglo XX, la enfermedad que portaba lo había destruido todo por completo.

8. Cosmología. La globalización de la realidad. La gran idea es que el Universo se está expandiendo. La arrogancia del logro majestuoso está en la capacidad de la ciencia para aplicarse a la mayor cuestión de todas: el origen del Universo. La humillación ineludible e irónica es que cada revolución astronómica y cosmológica los ha reducido la singularidad de la posición del Hombre. Desde Ptolomeo para acá, el Sol se ha visto empujado a una posición insignificante en una galaxia insignificante en un grupo insignificante en el que puede resultar ser un Universo insignificante.

9. Espacio-Tiempo. El ámbito de la acción. La Gran Idea es: El espacio-tiempo está curvado por la materia, junto con una frase de Einstein: “Tiempo y espacio son modos mediante los que pensamos y no condiciones en las que vivimos”.

¿Dónde sucede todo? Cuando miramos a nuestro alrededor, la respuesta parece evidente. Existimos en el espacio y actuamos en el tiempo. ¿Pero qué es el espacio y qué es el tiempo? Pensamos en el espacio como un escenario, tal vez inmaterial. El tiempo distingue acciones sucesivas, es un rasgo del Universo que nos permite reconocer el presente como una frontera siempre cambiante entre el pasado y el futuro. En otras palabras, el espacio desenreda sucesos simultáneos; el tiempo distingue el futuro imprevisible del pasado inalterable. Juntos, espacio y tiempo extienden los sucesos sobre los lugares en una secuencia ordenada, haciéndolos comprensibles. Pero tales de espacio y tiempo son más afines al sentimiento que al verdadero conocimiento. Tal sean el puto de partida de un filósofo que el punto de llegada de un científico.

10. Aritmética. Los límites de la razón. La Gran Idea es ésta: Si la aritmética es consistente. Es incompleta. Una de mejores creaciones de la mente humana es la matemática, pues no sólo constituye la apoteosis del pensamiento racional, sino que también es la espina dorsal que confiere a la especulación científica la rigidez necesaria para afrontar la experiencia. Las hipótesis científicas son como gelatina: precisan de la rigidez de la formulación matemática para soportar la verificación experimental y acoplarse a la red de conceptos que componen la ciencia física. Una opinión muy extendida es que la matemática no es una ciencia, pues, quieras o no, puede hacer girar sus propios universos de discurso, universos de discurso, universos que apenas necesitan mantener relación con el mundo en el que parece que habitamos, salvo en el sometimiento a los rigores de la lógica.

Por lo tanto, cabría pensar que la matemática es una intrusa en este volumen que glosamos, pero resulta tan central en el modo de pensamiento de un científico que es mejor considerarla una huésped bienvenida y recibirla como una ciencia honoraria. Además, con el avance de la abstracción en las ciencias físicas y su estimulación en el seno de las biológicas, determina dónde termina la matemática y comienza la ciencia es tan difícil e inútil como trazar el mapa de las márgenes de una neblina matinal.
A todo ello le agregamos:

Un inventor de artilugios

El sentir general en los tiempos de Arquímedes era que las personas de bien no debían ocuparse de artilugios mecánicos, que asuntos como esos sólo convenían a esclavos y trabajadores manuales. Pero Arquímedes no lo podía remediar. La maquinaria le interesaba, y a lo largo de su vida inventó multitud de artilugios de uso bélico y pacífico.
Tampoco es cierto que cediera del todo a intereses tan «bajos», porque nunca se atrevió a dejar testimonio escrito de sus artilugios mecánicos; le daba vergüenza. Sólo tenemos noticia de ellos a través del relato inexacto y quizá exagerado, de terceros. La única salvedad es la descripción que hizo el propio Arquímedes de un dispositivo que imitaba los movimientos celestes del Sol, la Luna y los planetas; pero no es menos cierto que era un instrumento destinado a la ciencia de la astronomía y no a burdas faenas mecánicas.

¿Ingeniería o matemáticas?

Las máquinas no eran la única afición de Arquímedes. En sus años jóvenes había estado en Alejandría (Egipto), la sede del gran Museo. El Museo era algo así como una gran universidad adonde acudían todos los eruditos griegos para estudiar y enseñar. Arquímedes había sido allí discípulo del gran matemático Conón de Samos, a quien superó luego en este campo, pues inventó una forma de cálculo dos mil años antes de que los matemáticos modernos elaboraran luego los detalles.
A Arquímedes, como decimos, le interesaban las matemáticas y también la ingeniería; y en aquel tiempo tenían muy poco en común estos dos campos.
Es muy cierto que los ingenieros griegos y los de épocas anteriores, como los babilonios y egipcios, tuvieron por fuerza que utilizar las matemáticas para realizar sus proyectos. Los egipcios habían construido grandes pirámides que ya eran históricas en tiempos de Arquímedes; con instrumentos tosquísimos arrastraban bloques inmensos de granito a kilómetros y kilómetros de distancia, para luego izarlos a alturas nada desdeñables.
También los babilonios habían erigido estructuras imponentes, y los propios griegos no se quedaron atrás. El ingeniero griego Eupalino, por citar un caso, construyó un túnel en la isla de Samos tres siglos antes de Arquímedes. A ambos lados de una montaña puso a trabajar a dos equipos de zapadores, y cuando se reunieron a mitad de camino las paredes del túnel coincidían casi exactamente.
Para realizar estas obras y otras de parecido calibre, los ingenieros de Egipto, Babilonia y Grecia tuvieron que utilizar, repetimos, las matemáticas. Tenían que entender qué relación guardaban las líneas entre sí y cómo el tamaño de una parte de una estructura determinaba el tamaño de otra.
Arquímedes, sin embargo, no estaba familiarizado con estas matemáticas, sino con otra modalidad, abstracta, que los griegos habían comenzado a desarrollar en tiempos de Eupalino.
Pitágoras había divulgado el sistema de deducción matemática (véase el capítulo 2), en el cual se partía de un puñado de nociones elementales, aceptadas por todos, para llegar a conclusiones más complicadas a base de proceder, paso a paso, según los principios deductivos.

Un teorema magnífico

Otros matemáticos griegos siguieron los pasos de Pitágoras y construyeron poco a poco un hermoso sistema de teoremas (de enunciados matemáticos) relativos a ángulos, líneas paralelas, triángulos, cuadrados, círculos y otras figuras. Aprendieron a demostrar que dos figuras tenían igual área o ángulos iguales o ambas cosas a la vez, y descubrieron cómo determinar números, tamaños y áreas.
Sin negar que la maravillosa estructura de la matemática griega sobrepasaba con mucho el sistema matemático de anteriores civilizaciones, hay que decir también que era completamente teórico. Los círculos y triángulos eran imaginarios, construidos con líneas infinitamente delgadas y perfectamente rectas o que se curvaban con absoluta suavidad. La matemática no tenía uso práctico.
La siguiente historia lo ilustra muy bien. Un siglo antes de que naciera Arquímedes, el filósofo Platón fundó una academia en Atenas, donde enseñaba matemáticas. Un día, durante una demostración matemática, cierto estudiante le preguntó: «Pero maestro, ¿qué uso práctico tiene esto?». Platón, indignado, ordenó a un esclavo que le diera una moneda pequeña para hacerle así sentir que su estudio tenía uso práctico; y luego lo expulsó de la academia.
Una figura importante en la historia de las matemáticas griegas fue Euclides, y discípulo de él fue Conón de Samos, maestro de Arquímedes. Poco antes de nacer éste, Euclides compiló en Alejandría todas las deducciones obtenidas por pensadores anteriores y las organizó en un bello sistema, demostración por demostración, empezando por un puñado de «axiomas» o enunciados aceptados con carácter general. Los axiomas eran tan evidentes, según los griegos, que no requerían demostración. Ejemplos de axiomas son «la línea recta es la distancia más corta entre dos puntos» y «el todo es igual a la suma de sus partes».

Todo teoría, nada de práctica

El libro de Euclides era de factura tan primorosa, que desde entonces ha sido un texto básico. Sin embargo, en toda su magnífica estructura no había indicio de que ninguna de sus conclusiones tuviera que ver con las labores cotidianas de los mortales. La aplicación más intensa que los griegos dieron a las matemáticas fue el cálculo de los movimientos de los planetas y la teoría de la armonía. Al fin y al cabo, la astronomía y la música eran ocupaciones aptas para aristócratas.
Arquímedes sobresalía, pues, en dos mundos: uno práctico, el de la ingeniería, sin las brillantes matemáticas de los griegos, y otro, el de las matemáticas griegas, que carecían de uso práctico. Sus aptitudes ofrecían excelente oportunidad para combinar ambos mundos. Pero ¿cómo hacerlo?

Un dispositivo maravilloso

Existe una herramienta que se llama «pie de cabra», un dispositivo mecánico elemental ¡pero maravilloso! Sin su ayuda hacen falta muchos brazos para levantar un bloque de piedra grande. Pero basta colocar el pie de cabra debajo del bloque y apoyarlo en un saliente (una roca más pequeña, por ejemplo) para que pueda moverlo fácilmente una sola persona.
Los pies de cabra, espeques y dispositivos parecidos son tipos de palancas. Cualquier objeto relativamente largo y rígido, un palo, un listón o una barra, sirve de palanca. Es un dispositivo tan sencillo que lo debió de usar ya el hombre prehistórico. Pero ni él ni los sapientísimos filósofos griegos sabían cómo funcionaba. El gran Aristóteles, que fue discípulo de Platón, observó que los dos extremos de la palanca, al empujar hacia arriba y abajo respectivamente, describían una circunferencia en el aire. Aristóteles concluyó que la palanca poseía propiedades maravillosas, pues la forma del círculo era tenida por perfecta. Arquímedes había experimentado con palancas y sabía que la explicación de Aristóteles era incorrecta. En uno de los experimentos había equilibrado una larga palanca apoyada sobre un fulcro. Si colocaba peso en un solo brazo de la barra, ese extremo bajaba. Poniendo peso a ambos lados del punto de apoyo se podía volver a equilibrar. Cuando los pesos eran iguales, ocupaban en el equilibrio posiciones distintas de las ocupadas cuando eran desiguales

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