La vaca esférica en el vacío
Pensar que la naturaleza obedece leyes matemáticas creadas por el hombre es equivalente a pensar que el hombre es el centro del Universo. Como ya comenté en un post previo, las matemáticas son una de nuestras mayores proezas. Sin embrago, el hombre describe a la naturaleza tanto como sus capacidades le permiten. Es decir, por más sofisticada que sea la formulación matemática para predecir el comportamiento de un fenómeno natural, si no describe lo que pasa en un experimento entonces no pasa de una bonita y rebuscada proposición. La naturaleza es el máximo juez.
Pensando en el mito de la cueva, el hombre solo puede describir sombras, en parte porque nuestros sentidos se encuentran "limitados". Es por ello que necesitamos extensiones a nuestros sentidos. Por ejemplo, un microscopio para observar lo que a simple vista no podemos observar; un sismógrafo para detectar el movimiento del subsuelo o los más sofisticados observatorios LIGO para detectar ondas gravitacionales. Regresando al mito de la cueva, observamos cada vez mejor a esas sobras y les damos un sentido a partir de leyes fundamentales que se soportan en herramientas matemáticas.
Entre los científicos hay un viejo chiste y dice así:
La producción diaria de leche en una granja había bajado de forma preocupante, entonces el granjero fue a la universidad local para pedir ayuda y resolver su problema. Un equipo multidisciplinario de científicos tomaron el problema y dedicaron un par de semanas al mismo. Los profesionales regresaron a la universidad con cuadernos llenos de apuntes, horas y horas de simulaciones por computadora y un par de artículos listos para ser publicados. Poco después el líder de este equipo regresó con el grajero para darle su respuesta: "Obtuvimos una solución, pero sólo funciona para vacas esféricas en el vacío"
Más allá de la ironía y la crítica que se le hace al trabajo de muchos científicos que dedican sus esfuerzos por resolver enigmas desde un enfoque teórico, éste breve texto nos muestra como es el inicio de una investigación científica. Se hace primero un esbozo de la situación hasta un nivel lo suficientemente simple como para poder resolver. Una vez que hemos logrado entender el problema más simple estamos listos para añadir un grado de dificultad. Resolvemos nuevamente, comparamos ambas aproximaciones y si tenemos la suficiente confianza en nuestros resultados añadimos una nueva capa de dificultad. Y así sucesivamente hasta describir por completo al problema tanto como nuestras capacidades nos lo permitan.
El problema principal es determinar cuando vale la pena dar por finalizada la investigación. No existe ninguna teoría que prediga con exactitud ningún fenómeno. Tampoco las mediciones hechas en los experimentos son exactas. Siempre que se realiza una medición se reporta un grado de precisión. Ahí es donde nos encontramos, entre el mundo de lo exacto y el mundo de lo preciso. Hoy en día muchas teorías que simplifican el comportamiento de la naturaleza suelen describir con suficiente precisión los fenómenos que se estudian. El ejemplo más común es el estudiar el oscilador armónico simple, el cual consiste en un objeto unido a un resorte fijado a una pared. Se estira el resorte y después se libera. El objeto se mantendrá oscilando en un va y ven armonioso durante un breve periodo de tiempo y posteriormente éste irá lentamente al reposo en oscilaciones cada vez más y más pequeñas. Si no consideramos la resistencia del objeto con el aire, la fricción con el suelo, la deformación del resorte por cada oscilación y un largo etcétera, en el modelo más simple es posible determinar tanto la frecuencia de oscilación como la amplitud de su movimiento. Comparamos el modelo con el fenómeno y funciona por un periodo de tiempo; el siguiente paso es tomar en cuenta la fricción con el suelo, comparamos el nuevo modelo y ahora la descripción es más precisa; el siguiente paso es tomar en cuenta la deformación del resorte, comparamos y el modelo es aún más preciso.
Quiero terminar el post diciendo que el trabajo de muchos científicos no dista mucho al de un dibujante. El dibujante inicia con un boceto muy simple (la vaca esférica), a partir de éste añade detalles, define más los trazos, da color, un poco de sombreado y así hasta quedar satisfecho con su trabajo. Tal vez el dibujo no sea tan bueno como lo sería una fotografía, pero cumple el propósito de representar al objeto en cuestión y eso es lo que hace el científico.
Pensando en el mito de la cueva, el hombre solo puede describir sombras, en parte porque nuestros sentidos se encuentran "limitados". Es por ello que necesitamos extensiones a nuestros sentidos. Por ejemplo, un microscopio para observar lo que a simple vista no podemos observar; un sismógrafo para detectar el movimiento del subsuelo o los más sofisticados observatorios LIGO para detectar ondas gravitacionales. Regresando al mito de la cueva, observamos cada vez mejor a esas sobras y les damos un sentido a partir de leyes fundamentales que se soportan en herramientas matemáticas.
Entre los científicos hay un viejo chiste y dice así:
La producción diaria de leche en una granja había bajado de forma preocupante, entonces el granjero fue a la universidad local para pedir ayuda y resolver su problema. Un equipo multidisciplinario de científicos tomaron el problema y dedicaron un par de semanas al mismo. Los profesionales regresaron a la universidad con cuadernos llenos de apuntes, horas y horas de simulaciones por computadora y un par de artículos listos para ser publicados. Poco después el líder de este equipo regresó con el grajero para darle su respuesta: "Obtuvimos una solución, pero sólo funciona para vacas esféricas en el vacío"
Más allá de la ironía y la crítica que se le hace al trabajo de muchos científicos que dedican sus esfuerzos por resolver enigmas desde un enfoque teórico, éste breve texto nos muestra como es el inicio de una investigación científica. Se hace primero un esbozo de la situación hasta un nivel lo suficientemente simple como para poder resolver. Una vez que hemos logrado entender el problema más simple estamos listos para añadir un grado de dificultad. Resolvemos nuevamente, comparamos ambas aproximaciones y si tenemos la suficiente confianza en nuestros resultados añadimos una nueva capa de dificultad. Y así sucesivamente hasta describir por completo al problema tanto como nuestras capacidades nos lo permitan.
El problema principal es determinar cuando vale la pena dar por finalizada la investigación. No existe ninguna teoría que prediga con exactitud ningún fenómeno. Tampoco las mediciones hechas en los experimentos son exactas. Siempre que se realiza una medición se reporta un grado de precisión. Ahí es donde nos encontramos, entre el mundo de lo exacto y el mundo de lo preciso. Hoy en día muchas teorías que simplifican el comportamiento de la naturaleza suelen describir con suficiente precisión los fenómenos que se estudian. El ejemplo más común es el estudiar el oscilador armónico simple, el cual consiste en un objeto unido a un resorte fijado a una pared. Se estira el resorte y después se libera. El objeto se mantendrá oscilando en un va y ven armonioso durante un breve periodo de tiempo y posteriormente éste irá lentamente al reposo en oscilaciones cada vez más y más pequeñas. Si no consideramos la resistencia del objeto con el aire, la fricción con el suelo, la deformación del resorte por cada oscilación y un largo etcétera, en el modelo más simple es posible determinar tanto la frecuencia de oscilación como la amplitud de su movimiento. Comparamos el modelo con el fenómeno y funciona por un periodo de tiempo; el siguiente paso es tomar en cuenta la fricción con el suelo, comparamos el nuevo modelo y ahora la descripción es más precisa; el siguiente paso es tomar en cuenta la deformación del resorte, comparamos y el modelo es aún más preciso.
Quiero terminar el post diciendo que el trabajo de muchos científicos no dista mucho al de un dibujante. El dibujante inicia con un boceto muy simple (la vaca esférica), a partir de éste añade detalles, define más los trazos, da color, un poco de sombreado y así hasta quedar satisfecho con su trabajo. Tal vez el dibujo no sea tan bueno como lo sería una fotografía, pero cumple el propósito de representar al objeto en cuestión y eso es lo que hace el científico.
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