Explicar el mundo — Steven Weinberg / To Explain the World: The Discovery of Modern Science by Steven Weinberg

Este premio Nobel de física nos intenta explicar la historia, con los peligros de actualización de conceptos y me parece una obra realmente interesante como didáctica y me pareció muy interesante en cuanto al lado histórico de la presente obra.

Durante el florecimiento de la ciencia griega, o incluso antes, los babilonios, los chinos, los egipcios, los indios y otros pueblos llevaron a cabo importantes aportaciones a la tecnología, las matemáticas y la astronomía. Sin embargo, fue de Grecia de donde Europa extrajo su modelo y su inspiración, y fue en Europa donde comenzó la ciencia moderna, por lo que los griegos jugaron un papel especial en el descubrimiento de la ciencia.
Al igual que los científicos modernos, esos primeros griegos estaban dispuestos a mirar debajo del aspecto superficial del mundo con la intención de encontrar un nivel más profundo de la realidad. A simple vista, no parece que la materia del mundo esté compuesta de agua, aire, tierra, fuego, ni de los cuatro elementos juntos, ni siquiera de átomos.
La aceptación de lo esotérico fue llevada al extremo por Parménides de Elea (la actual Velia), en el sur de Italia, que fue muy admirado por Platón. A principios del siglo V a. C., Parménides enseñaba, en contra de Heráclito, que el cambio aparente y la variedad de la naturaleza eran una ilusión.
Lo más sorprendente no es tanto que Parménides y Zenón se equivocaran como que no se molestaran en explicar por qué, si el movimiento es imposible, las cosas parecen moverse. De hecho, ninguno de los antiguos griegos, desde Tales a Platón, y tampoco los de Mileto, Abdera, Elea o Atenas, se molestaron en explicar en detalle de qué manera sus teorías acerca del componente primordial de la realidad justificaban el aspecto de las cosas.
No se trata tan solo de pereza intelectual. Existía una veta de esnobismo intelectual entre los antiguos griegos que los llevó a considerar que no valía la pena comprender el aspecto de las cosas. Esto es tan solo un ejemplo de una actitud que ha ejercido una nefasta influencia en la historia de la ciencia. En diversas ocasiones se ha considerado que las órbitas circulares eran más perfectas que las elípticas, que el oro era más noble que el plomo y que el hombre es un ser superior a sus parientes simios.
¿Estamos cometiendo en la actualidad errores semejantes, estamos desperdiciando oportunidades para el progreso científico porque pasamos por alto fenómenos que parecen indignos de nuestra atención? No podemos estar seguros, aunque lo dudo.
Aristóteles llamó a los primeros filósofos griegos physiologi, palabra que a veces se traduce como «físicos», aunque se trata de una interpretación errónea. La palabra physiologi significa simplemente «estudioso de la naturaleza» (physis), y los griegos de la Antigüedad tenían muy poco en común con los físicos de hoy en día. Sus teorías no nos dicen nada. Empédocles ya podía especular acerca de los elementos, y Demócrito acerca de los átomos, pero sus especulaciones no aportaban ninguna información nueva acerca de la naturaleza y, desde luego, no conducían a ningún método que permitiera poner a prueba sus teorías.
Me parece que para comprender a esos griegos de la Antigüedad es mejor considerarlos no como físicos o científicos, ni siquiera como filósofos, sino como poetas.
Existe una concepción restringida de la poesía, en el sentido de que es un lenguaje que utiliza mecanismos verbales como el metro, la rima o la aliteración. Incluso ciñéndonos a esta concepción, Jenófanes, Parménides y Empédocles escribieron poesía. Después de las invasiones dóricas y la desintegración de la civilización micénica de la Edad del Bronce en el siglo XII a. C., los griegos pasaron a ser un pueblo en gran medida analfabeto. Sin escritura, la poesía es casi la única manera en que la gente se puede comunicar con las generaciones posteriores, pues es más fácil de recordar que la prosa. Los griegos volvieron a alfabetizarse allá por el 700 a. C., pero el nuevo alfabeto, que tomaron de los fenicios, fue utilizado por primera vez por Homero y Hesíodo para escribir poesía, parte de la cual consistía en los poemas recordados durante mucho tiempo procedentes de la Edad Oscura. La prosa vino después.
Para los griegos de la Antigüedad, las matemáticas eran sobre todo geometría. Como hemos visto, los matemáticos de la época de Platón ya habían descubierto teoremas acerca de los triángulos y los poliedros. Gran parte de la geometría que encontramos en los Elementos de Euclides ya se conocía perfectamente antes de la época de este, en torno al 300 a. C. Pero incluso por entonces los griegos solo poseían una comprensión limitada de la aritmética, por no hablar del álgebra, la trigonometría o el cálculo.

La distinción entre ciencia y matemáticas está ya bastante clara. Nos sigue resultando un misterio por qué las matemáticas, que se inventaron por razones que nada tienen que ver con la naturaleza, a menudo resultan ser útiles en las teorías físicas. En un famoso artículo, el físico Eugene Wigner se ha referido a «la irrazonable efectividad de las matemáticas». Pero por lo general no nos cuesta distinguir las ideas de las matemáticas de los principios de la ciencia, principios que en última instancia quedan justificados mediante la observación del mundo.
Los conflictos entre los matemáticos y los científicos surgen generalmente por la cuestión del rigor matemático. Desde principios del siglo XIX, los investigadores de las matemáticas puras han considerado el rigor como algo esencial; las definiciones y los postulados han de ser claros, y las deducciones han de seguirse con absoluta certeza. Los físicos son más oportunistas, y exigen tan solo una precisión y una certidumbre suficientes que les proporcionen una elevada probabilidad de evitar errores graves.

En el mundo antiguo o medieval no existía ninguna concepción de la ciencia como algo distinto de la filosofía. Pensar en el mundo natural era filosofía. Incluso a finales del siglo XIX, cuando las universidades alemanas instituyeron el grado de doctor para estudiosos de las artes y las ciencias a fin de que tuvieran una categoría semejante a los doctores de teología, leyes y medicina, inventaron el título de «doctor en filosofía». Cuando anteriormente la filosofía se había comparado con alguna otra manera de reflexionar acerca de la naturaleza, no había sido con la ciencia, sino con las matemáticas.
Nadie en la historia de la filosofía ha tenido tanta influencia como Aristóteles. Fue enormemente admirado por algunos filósofos árabes, e incluso de manera ciega por Averroes.
Los logros fueron muy importantes, sobre todo en geometría, teatro, historiografía, arquitectura y escultura, y quizá en las demás artes cuyas producciones clásicas no han sobrevivido, como por ejemplo la música y la pintura. Pero en la época helenística la ciencia alcanza unas cimas que no solo eclipsaron los logros científicos de la época clásica, sino que no tuvieron parangón hasta la revolución científica de los siglos XVI y XVII.
El centro vital de la ciencia helenística era Alejandría, la capital de los Ptolomeos, fundada por Alejandro en la desembocadura del Nilo. Alejandría se convirtió en la ciudad más importante del mundo griego; y posteriormente, durante el Imperio romano, solo fue superada por Roma en riqueza y tamaño.
En la época moderna se le ha hecho un hueco a la ciencia pura, la que se investiga por sí misma, sin consideración a sus aplicaciones prácticas. En el mundo antiguo, antes de que los científicos aprendieran la necesidad de verificar sus teorías, la aplicación tecnológica de la ciencia tenía una especial importancia, pues cuando uno va a utilizar una teoría científica y no solo a hablar de ella, la recompensa es muy grande si la teoría es acertada. Si Arquímedes, con sus mediciones de la gravedad específica, hubiera afirmado que una corona de plomo con un baño de oro estaba hecha de oro macizo, no habría sido muy popular en Siracusa.
No quiero exagerar hasta qué punto la tecnología basada en la ciencia era importante en la época helenística o en la romana. Muchos de los dispositivos de Ctesibio o de Herón parece ser que no eran más que juguetes o atrezo teatral. Los historiadores han especulado que en una economía basada en la esclavitud no había demanda de dispositivos que ahorraran mano de obra, como los que se podían haber desarrollado a partir de la máquina de vapor de juguete de Herón.

Para el descubrimiento de la ciencia era esencial que las ideas religiosas se separaran del estudio de la naturaleza. Este divorcio llevó muchos siglos, y en la física no se acabó de completar hasta el siglo XVIII, e incluso entonces tampoco se aplicó a la biología.
No es que los científicos modernos decidieran desde el principio que no existía ningún ser sobrenatural. Eso es lo que yo creo, pero hay buenos científicos que son religiosos de verdad. Más bien, la idea es ver hasta dónde se puede llegar sin dar por supuesta una intervención sobrenatural. Solo así se puede practicar la ciencia, porque en cuanto uno invoca lo sobrenatural, se puede explicar cualquier cosa, y no se puede verificar ninguna explicación.

La ciencia que más progresó en el mundo antiguo fue la astronomía, por la razón de que los fenómenos astronómicos son más simples que los que ocurren en la superficie de la Tierra. Aunque los antiguos no lo sabían, entonces, igual que ahora, la Tierra y los demás planetas se movían alrededor del Sol en órbitas casi circulares, a velocidades casi constantes, bajo la influencia de una sola fuerza —la gravitación— y giraban sobre sus ejes a una velocidad esencialmente constante. Lo mismo se aplicaba a la Luna en su movimiento en torno a la Tierra. En consecuencia, desde la Tierra, el Sol, la Luna y los planetas parecían moverse de una manera predecible y regular que podía estudiarse y se estudiaba con considerable precisión.

La astronomía comenzó a ser una ciencia precisa con la introducción del dispositivo conocido como gnomon, que permitía una medida exacta de los movimientos aparentes del Sol. El gnomon, que el obispo del siglo IV Eusebio de Cesarea atribuye a Anaximandro, y Herodoto a los babilonios, no es más que un objeto vertical alargado que se coloca en un terreno horizontal al que llegan los rayos del sol. Con el gnomon uno puede saber con exactitud cuándo es mediodía; es el momento en el que el Sol está más alto, de manera que la sombra que proyecta es la más corta. A mediodía, en cualquier lugar que esté al norte de los trópicos, el Sol se halla justo al sur, y la sombra del gnomon apunta justo al norte, con lo que uno puede señalar de manera permanente en el terreno los puntos de la brújula. El gnomon también proporciona un calendario.
Comprender la naturaleza de los eclipses de sol y de luna, y descubrir que la Tierra es una esfera. Tanto el mártir cristiano Hipólito como el filósofo Aecio, que vivió en el siglo I o el II de nuestra era, afirman que el primero que comprendió los eclipses fue Anaxágoras, un griego jónico nacido en torno al 500 a. C. en Clazómenas (cerca de Esmirna), que enseñaba en Atenas. Quizá basándose en la observación de Parménides de que la Luna siempre está de cara al Sol, Anaxágoras concluyó que «es el Sol quien hace brillar la Luna». A partir de ello, resultaba natural inferir que los eclipses de luna ocurrían cuando esta cruzaba la sombra de la Tierra. También se cree que comprendió que los eclipses de sol ocurrían cuando la sombra de la Luna caía sobre la Tierra.
El Sol y la Luna no están solos en su movimiento de oeste a este a través del zodíaco, y comparten la revolución diaria cada vez más rápida de las estrellas de este a oeste en torno al polo norte celeste. En diversas civilizaciones antiguas se observó que durante muchos días cinco «estrellas» se desplazaban de oeste a este a través de las estrellas fijas siguiendo de manera bastante aproximada el mismo trayecto que el Sol y la Luna. Los griegos las llamaron estrellas errantes, o planetas, y les pusieron los nombres de los dioses: Hermes, Afrodita, Ares, Zeus y Cronos, que los romanos tradujeron como Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno. Siguiendo el ejemplo de los babilonios, también incluyeron el Sol y la Luna entre los planetas, convirtiéndolos en siete, y sobre esto basaron la semana de siete días.
Por culpa de sus extraños movimientos, los planetas no servían como relojes, ni calendarios ni brújulas. En la época helenística y posteriormente se les dio un uso distinto en la astrología, una falsa ciencia aprendida de los babilonios. La nítida distinción actual entre astronomía y astrología era mucho menos clara en la época antigua y medieval, porque todavía no habíamos aprendido que los asuntos humanos son irrelevantes para las leyes que gobiernan las estrellas y los planetas. A partir de la época de los Ptolomeos, los gobernantes apoyaron el estudio de la astronomía, sobre todo con la esperanza de que les revelara el futuro, con lo que los astrónomos dedicaron gran parte de su tiempo a la astrología. De hecho, Claudio Ptolomeo no fue solo el autor del libro astronómico más importante de la Antigüedad, el Almagesto, sino también de un libro de texto de astrología, el Tetrabiblos.

Los descubrimientos de la ciencia árabe fueron obra de muchos individuos, aunque ninguno de ellos destaca claramente del resto, como ocurre, por ejemplo con Galileo y Newton en la revolución científica europea. Lo que sigue es una breve galería de científicos musulmanes medievales que espero sirva para hacerse una idea de sus logros y variedad.
El declive de la ciencia hacia el final del Imperio romano: ¿tuvieron que ver estos declives con el avance de la religión? En el caso del islam, y también del cristianismo, el conflicto entre la ciencia y la religión es un asunto complicado, y no intentaré dar una respuesta definitiva. Aquí se plantean al menos dos preguntas. En primer lugar: ¿cuál es la actitud general de los científicos islámicos hacia la religión? Es decir, ¿los únicos científicos creativos fueron aquellos que dejaron de lado la influencia de la religión? Y en segundo lugar: ¿cuál era la actitud hacia la ciencia de la sociedad musulmana?
El escepticismo religioso estaba extendido entre los científicos de la era abásida. El ejemplo más claro nos lo proporciona el astrónomo Omar Jayam, que generalmente se considera ateo.
Luego está la cuestión de la actitud de los musulmanes en general hacia la ciencia. El califa Mamun, que fundó la Casa de la Sabiduría, sin duda fue un gran sostén de la ciencia, y quizá resulte significativa su pertenencia a una secta musulmana, los mutazilíes, que buscaban una interpretación más racional del Corán, y que posteriormente fueron atacados por ello. Pero no hay que considerar a los mutazilíes unos escépticos religiosos. No dudaban que el Corán era la palabra de Dios; tan solo defendían que había sido creado por Dios, y que no había existido siempre. Tampoco hay que confundirlos con los modernos libertarios civiles.

Resulta irónico que en el siglo XX, Sayyid Qutb, el guía espiritual del actual islamismo radical, reclamara la sustitución del cristianismo, el judaísmo y el islamismo de su época por un islamismo universal purificado, en parte porque albergaba la esperanza de crear así una ciencia islámica que cerrara la brecha entre ciencia y religión. Pero los científicos árabes de su edad de oro no practicaban la ciencia islámica. Practicaban la ciencia a secas.

A medida que el Imperio romano entraba en decadencia en Occidente, la Europa que quedaba fuera del ámbito bizantino se convirtió en pobre, rural y en gran parte analfabeta. Y allí donde sobrevivía el alfabetismo, se concentraba en la Iglesia y era solo en latín. A principios de la Edad Media, en la Europa occidental prácticamente nadie sabía leer griego.
Algunos historiadores arguyen que los descubrimientos de los siglos XVI y XVII no fueron más que una continuación natural del progreso científico que ya había ocurrido en Europa o en las tierras del islam (o en ambos lugares) durante la Edad Media. En concreto, esta es la opinión de Pierre Duhem. Otros historiadores señalan los vestigios del pensamiento precientífico que prosiguió durante la revolución científica; por ejemplo, el hecho de que en algunos momentos Copérnico y Kepler suenen como Platón, que Galileo hiciera horóscopos cuando nadie pagaba por ellos, y que Newton considerara el sistema solar y la Biblia como pistas para adentrarnos en la mente de Dios.
Hay elementos de verdad en ambas críticas. Sin embargo, estoy convencido de que la revolución científica significó una auténtica ruptura en la historia intelectual, y lo considero desde la perspectiva de un científico contemporáneo.
Fuera lo que fuera la revolución científica, comenzó con Copérnico.

1. Las órbitas de los cuerpos celestes no tienen ningún centro.
2. El centro de la Tierra no es el centro del universo, sino solo el centro de la órbita de la Luna, y el centro de gravedad hacia el que se ven atraídos los cuerpos de la Tierra.
3. Todos los cuerpos celestes excepto la Luna giran alrededor del Sol, que es, por tanto, el centro del universo. (Pero como comentaremos más adelante, Copérnico consideraba que el centro de las órbitas de la Tierra y de los demás planetas no era el Sol, sino un punto cerca del Sol).
4. La distancia entre la Tierra y el Sol es despreciable en comparación con la distancia de las estrellas fijas.
5. La causa del movimiento diario aparente de las estrellas alrededor de la Tierra no es más que la rotación de la Tierra sobre su eje.
6. La causa del movimiento aparente del Sol es la rotación de la Tierra sobre su eje y la revolución de la Tierra (al igual que los demás planetas) alrededor del Sol.
7. El movimiento retrógrado aparente de los planetas viene causado por el movimiento de la Tierra, y se da cuando la Tierra pasa junto a Marte, Júpiter y Saturno, o en su órbita es rebasada por Mercurio o Venus.

Naturalmente, los planetas prosiguen su movimiento no a causa de una fuerza que irradia desde el Sol, sino más bien porque no hay nada que agote su impulso. Pero se mantienen en sus órbitas y no vagan en medio del espacio interestelar gracias a una fuerza que emana del Sol, la fuerza gravitatoria, de manera que Kepler no se equivocaba del todo. La idea de una fuerza ejercida a distancia iba ganando popularidad en la época, debido en parte a la investigación del magnetismo por parte del presidente del Real Colegio de Cirujanos y médico de la corte de Isabel I, William Gilbert.

En el siglo XX Galileo fue rehabilitado por la Iglesia. En 1979 el papa Juan Pablo II se refirió a la Carta a Cristina de Galileo, afirmando que había «formulado importantes normas de carácter epistemológico que resultan indispensables para reconciliar las Sagradas Escrituras y la ciencia». Se convocó una comisión para estudiar el caso de Galileo, que concluyó que, en su época, la Iglesia se había equivocado. El Papa contestó: «El error de los teólogos de su tiempo, mientras mantenían la centralidad de la Tierra, fue considerar que nuestra comprensión de la estructura del mundo físico quedaba impuesta, en cierta manera, por el sentido literal de las Sagradas Escrituras».
Mi opinión es que esto es del todo insuficiente. La Iglesia por supuesto no puede eludir un conocimiento (que ahora es vox populi) ni dejar de reconocer que se equivocó sobre el movimiento de la Tierra. Pero supongamos que las opiniones astronómicas de la Iglesia hubieran sido correctas y las de Galileo equivocadas. Aun así, la Iglesia obró mal condenando a Galileo a prisión y negándole el derecho a publicar, al igual que había obrado mal al quemar a Giordano Bruno, aunque fuera un hereje. Por suerte, aunque no sé si esto ha sido explícitamente reconocido por la Iglesia, hoy no son concebibles este tipo de acciones. Con la excepción de aquellos países islámicos que castigan la blasfemia o la apostasía, el mundo en general ha aprendido la lección de que los gobiernos y las autoridades religiosas no pueden imponer castigos penales por opiniones religiosas, sean ciertas o falsas.
A partir de los cálculos y observaciones de Copérnico, Tycho Brahe, Kepler y Galileo, se había esgrimido una descripción correcta del sistema solar, codificada en las tres leyes de Kepler. La explicación de por qué los planetas obedecen estas leyes tuvo que esperar una generación, hasta la llegada de Newton.

Con Newton llegamos al clímax de la revolución científica. ¡Pero qué tipo tan raro ocupa un papel tan histórico! Newton jamás se alejó de una estrecha franja de Inglaterra, una franja que unía Londres, Cambridge y su lugar de nacimiento en Lincolnshire, ni siquiera para ver el mar, cuyas mareas tanto le interesaron.
«Newton no fue el primero de la Edad de la Razón. Fue el último de los magos, el último de los babilonios y sumerios, la última gran mente que se asomó al mundo visible e intelectual con los mismos ojos de aquellos que comenzaron a construir nuestro mundo intelectual hace bastante menos de 10.000 años». Pero Newton no era un vestigio con talento de un pasado mágico. Tampoco un mago ni un científico totalmente moderno, sino que cruzó la frontera entre la filosofía natural del pasado y lo que acabó siendo la ciencia moderna. Los logros de Newton, si no su punto de vista o comportamiento personal, proporcionaron el paradigma que toda la ciencia posterior ha seguido al volverse moderna.
Los principales logros experimentales de Newton tuvieron que ver con la óptica. Sus notas de estudiante, las Questiones quandam philosophicae, nos muestran ya su interés por la naturaleza de la luz. Newton concluyó, contrariamente a Descartes, que la luz no es una presión en los ojos, pues si lo fuera el cielo nos parecería más brillante cuando corremos. En 1665, en Woolsthorpe, llevó a cabo su mayor aportación a la óptica, su teoría del color. Desde la Antigüedad se sabía que aparecen colores cuando la luz atraviesa un trozo curvo de cristal, pero se consideraba que esos colores, de algún modo, los producía el cristal. Newton conjeturó que la luz blanca está formada por todos los colores, y que el ángulo de refracción del cristal o el agua depende levemente del color, y que la luz roja se curva un poco menos que la luz azul, de manera que los colores se separan cuando la luz atraviesa un prisma o una gota de lluvia
Aunque injustos con Newton, Hutchinson y Berkeley no se equivocaban del todo con el newtonianismo. Siguiendo el ejemplo de la obra de Newton, cuando no sus opiniones personales, a finales del siglo XVIII la física se había divorciado del todo de la religión.
Otro obstáculo para la aceptación de la obra de Newton era la antigua y falsa oposición entre matemáticas y física.

El gran descubrimiento de Newton dejó muchas cosas sin comprender. Siguen siendo un misterio la naturaleza de la materia, las propiedades de fuerzas que no eran la gravitación y que actúan sobre la materia, y las extraordinarias capacidades de la vida. En los años posteriores a Newton se llevó a cabo un enorme progreso.
Al igual que había ocurrido con la gravitación, la idea de que las corrientes y los imanes ejercieran fuerzas el uno sobre el otro se sustituyó por la idea de campo, en este caso un campo magnético. Cada imán y alambre que transporta una corriente contribuye al campo magnético total en cualquier punto de su vecindad, y este campo magnético ejerce una fuerza sobre cualquier imán o corriente eléctrica en ese punto. Michael Faraday atribuyó esos campos magnéticos producidos por una corriente eléctrica a las líneas de un campo magnético que rodeaba el alambre. También afirmó que las fuerzas eléctricas producidas por un trozo de ámbar frotado se debían a un campo eléctrico, representado por líneas que emanan radialmente a partir de las cargas eléctricas del ámbar. Y lo más importante, en la década de 1830 Faraday demostró la relación entre los campos eléctrico y magnético: un campo magnético cambiante, como el producido por una corriente eléctrica en un rollo de alambre que gira, produce un campo eléctrico, que puede inducir corrientes eléctricas en otro alambre. Es este fenómeno el que se utiliza para generar electricidad en las actuales centrales eléctricas.
La unificación de la biología con el resto de la ciencia comenzó a ser posible a mediados del siglo XIX, con las propuestas independientes de Charles Darwin y Alfred Russel Wallace de la teoría de la evolución a través de la selección natural. La evolución era ya una idea conocida, sugerida por los fósiles. Muchos de los que aceptaron la realidad de la evolución la explicaban como resultado de un principio fundamental de la biología, una tendencia inherente de las cosas vivas a mejorar, un principio que habría excluido cualquier unificación de la biología con la física. Darwin y Wallace, por el contrario, propusieron que la evolución actúa a través de variaciones heredables, y que las variaciones favorables no son más probables que las desfavorables, aunque las variaciones que mejoran las posibilidades de sobrevivir y reproducirse son las que tienen más probabilidades de propagarse.
Para la biología, al igual que para la geología —pero no para la química— hay otro problema. Los seres vivos son lo que son no solo por los principios de la física, sino también por un gran número de accidentes históricos, incluido aquel en que un cometa o meteoro impactó contra la Tierra hace 65 millones de años con la fuerza suficiente como para exterminar a los dinosaurios, y retrocediendo aún más hasta el hecho de que la Tierra se formó a una cierta distancia del Sol y con una cierta composición química inicial.
El punto de vista aquí descrito se denomina (a menudo con desaprobación) «reduccionismo». Hay quienes se oponen al reduccionismo incluso dentro de la física. Los físicos que estudian los fluidos o los sólidos a menudo citan ejemplos de «emergencia»: la aparición, en la descripción de fenómenos macroscópicos, de conceptos como la transición de calor o de fase, que no poseen analogía alguna en la física de las partículas elementales, y que no dependen de los detalles de las partículas elementales.

A lo mejor se nos agotan los recursos intelectuales: quizá los humanos no seamos lo bastante inteligentes para comprender las leyes realmente fundamentales de la física. O quizá encontremos fenómenos que en principio no se acomoden a la estructura unificada para todas las ciencias. Por ejemplo, aunque quizá lleguemos a comprender los procesos cerebrales responsables de la conciencia, resulta difícil entender cómo podremos describir alguna vez los sentimientos conscientes en términos físicos.
Los amplios principios científicos que descubrimos se han reducido, y se siguen reduciendo, para alcanzar una teoría física más fundamental.

This Nobel prize in physics tries to explain history to us, with the dangers of updating concepts and it seems to me a really interesting work as didactic and it seemed very interesting to me regarding the historical side of the present work.

During the flourishing of Greek science, or even before, the Babylonians, the Chinese, the Egyptians, the Indians and other peoples made important contributions to technology, mathematics and astronomy. However, it was from Greece that Europe drew its model and inspiration, and it was in Europe where modern science began, that the Greeks played a special role in the discovery of science.
Like modern scientists, those early Greeks were willing to look beneath the surface aspect of the world with the intention of finding a deeper level of reality. At first glance, it does not seem that the matter of the world is composed of water, air, earth, fire, nor of the four elements together, not even of atoms.
The acceptance of the esoteric was taken to the extreme by Parmenides of Elea (the present Velia), in southern Italy, which was much admired by Plato. At the beginning of the V century a. C., Parmenides taught, against Heraclitus, that the apparent change and variety of nature were an illusion.
The most surprising thing is not so much that Parmenides and Zeno were mistaken as not to bother explaining why, if the movement is impossible, things seem to move. In fact, none of the ancient Greeks, from Thales to Plato, and neither those of Miletus, Abdera, Elea, or Athens, bothered to explain in detail how their theories about the primordial component of reality justified the appearance of things. .
It is not just intellectual laziness. There was a streak of intellectual snobbery among the ancient Greeks that led them to believe that it was not worthwhile to understand the appearance of things. This is just one example of an attitude that has had a disastrous influence on the history of science. On several occasions it has been considered that the circular orbits were more perfect than the elliptical ones, that the gold was nobler than the lead and that the man is a superior being to his simian relatives.
Are we currently committing similar mistakes, are we wasting opportunities for scientific progress because we overlook phenomena that seem unworthy of our attention? We can not be sure, although I doubt it.
Aristotle called the first Greek philosophers physiologi, a word that sometimes translates as “physical”, although it is a misinterpretation. The word physiologi simply means “student of nature” (physis), and the Greeks of antiquity had very little in common with the physicists of today. Your theories do not tell us anything. Empedocles could already speculate about the elements, and Democritus about the atoms, but his speculations did not provide any new information about nature and, of course, did not lead to any method that would allow his theories to be tested.
It seems to me that to understand those Greeks of antiquity it is better to consider them not as physicists or scientists, not even as philosophers, but as poets.
There is a restricted conception of poetry, in the sense that it is a language that uses verbal mechanisms such as meter, rhyme or alliteration. Even clinging to this conception, Xenophanes, Parmenides and Empedocles wrote poetry. After the Doric invasions and the disintegration of the Mycenaean civilization of the Bronze Age in the 12th century BC. C., the Greeks happened to be a town largely illiterate. Without writing, poetry is almost the only way that people can communicate with later generations, because it is easier to remember than prose. The Greeks became literate back in 700 BC C., but the new alphabet, which they borrowed from the Phoenicians, was first used by Homer and Hesiod to write poetry, part of which consisted of poems long remembered from the Dark Ages. The prose came later.
For the Greeks of antiquity, mathematics was mostly geometry. As we have seen, mathematicians of Plato’s time had already discovered theorems about triangles and polyhedra. Much of the geometry found in the Elements of Euclid was already well known before the time of this, around 300 a. C. But even by then the Greeks had only a limited understanding of arithmetic, not to mention algebra, trigonometry, or calculus.

The distinction between science and mathematics is already quite clear. We still find it a mystery why mathematics, which were invented for reasons that have nothing to do with nature, often turn out to be useful in physical theories. In a famous article, physicist Eugene Wigner has referred to “the unreasonable effectiveness of mathematics.” But usually it is not difficult for us to distinguish the ideas of mathematics from the principles of science, principles that are ultimately justified by observing the world.
The conflicts between mathematicians and scientists generally arise because of the question of mathematical rigor. Since the beginning of the 19th century, researchers of pure mathematics have considered rigor as something essential; the definitions and the postulates must be clear, and the deductions must be followed with absolute certainty. Physicists are more opportunistic, and require just enough precision and certainty to provide them with a high probability of avoiding serious errors.

In the ancient or medieval world there was no conception of science as something other than philosophy. To think of the natural world was philosophy. Even at the end of the 19th century, when the German universities instituted the degree of doctor for students of the arts and sciences in order to have a category similar to the doctors of theology, law and medicine, they invented the title of “doctor in philosophy” » When philosophy had previously been compared to some other way of reflecting on nature, it had not been with science, but with mathematics.
No one in the history of philosophy has had as much influence as Aristotle. He was greatly admired by some Arab philosophers, and even blindly by Averroes.
The achievements were very important, especially in geometry, theater, historiography, architecture and sculpture, and perhaps in the other arts whose classic productions have not survived, such as music and painting. But in the Hellenistic era, science reached a height that not only eclipsed the scientific achievements of the classical era, but also had no parallel until the scientific revolution of the sixteenth and seventeenth centuries.
The vital center of Hellenistic science was Alexandria, the capital of the Ptolemies, founded by Alexander at the mouth of the Nile. Alexandria became the most important city in the Greek world; and later, during the Roman Empire, it was only surpassed by Rome in wealth and size.
In modern times, a space has been made for pure science, which is investigated by itself, without considering its practical applications. In the ancient world, before scientists learned the need to verify their theories, the technological application of science had a special importance, because when you are going to use a scientific theory and not just talk about it, the reward is very great if the theory is right. If Archimedes, with his measurements of specific gravity, had claimed that a lead crown with a gold plating was made of solid gold, it would not have been very popular in Syracuse.
I do not want to exaggerate the extent to which science-based technology was important in the Hellenistic or the Roman era. Many of Ctesibio’s or Heron’s devices seem to be nothing more than toys or theatrical props. Historians have speculated that in an economy based on slavery there was no demand for labor-saving devices, such as those that could have developed from Heron’s toy steam engine.

For the discovery of science it was essential that religious ideas be separated from the study of nature. This divorce took many centuries, and in physics it was not completed until the eighteenth century, and even then it was not applied to biology either.
It is not that modern scientists decided from the beginning that there was no supernatural being. That’s what I believe, but there are good scientists who are really religious. Rather, the idea is to see how far you can go without assuming a supernatural intervention. Only then can science be practiced, because as soon as one invokes the supernatural, anything can be explained, and no explanation can be verified.
The science that most progressed in the ancient world was astronomy, for the reason that astronomical phenomena are simpler than those that occur on the surface of the Earth. Although the ancients did not know it, then, just as now, the Earth and the other planets moved around the Sun in almost circular orbits, at almost constant speeds, under the influence of a single force – gravitation – and turned on their axes at an essentially constant speed. The same applied to the Moon in its movement around the Earth. Consequently, from the Earth, the Sun, the Moon and the planets seemed to move in a predictable and regular way that could be studied and studied with considerable precision.

Astronomy began to be a precise science with the introduction of the device known as gnomon, which allowed an accurate measurement of the apparent movements of the Sun. The gnomon, which the bishop of the fourth century Eusebius of Caesarea attributed to Anaximander, and Herodotus to the Babylonians , is nothing more than an elongated vertical object that is placed on a horizontal ground to which the sun’s rays reach. With the gnomon one can know exactly when it is midday; it is the time when the Sun is higher, so that the shadow that projects is the shortest. At midday, anywhere north of the tropics, the Sun is just to the south, and the shadow of the gnomon points just to the north, so that one can permanently point out the points of the compass on the ground. The gnomon also provides a calendar.
Understand the nature of eclipses of sun and moon, and discover that the Earth is a sphere. Both the Christian martyr Hipolito and the philosopher Aetius, who lived in the first or second century AD, claim that the first to understand the eclipses was Anaxagoras, an Ionian Greek born around 500 BC. C. in Clazomenas (near Smyrna), who taught in Athens. Perhaps based on Parmenides’ observation that the Moon is always facing the Sun, Anaxagoras concluded that “it is the Sun that makes the Moon shine.” From this, it was natural to infer that the eclipses of the moon occurred when it crossed the shadow of the Earth. It is also believed that he understood that sun eclipses occurred when the shadow of the Moon fell on Earth.
The Sun and the Moon are not alone in their movement from west to east through the zodiac, and share the ever-faster daily revolution of the stars from east to west around the north celestial pole. In several ancient civilizations it was observed that for many days five “stars” were moving from west to east through the fixed stars following in a fairly rough way the same path as the Sun and the Moon. The Greeks called them wandering stars, or planets, and gave them the names of the gods: Hermes, Aphrodite, Ares, Zeus and Cronos, which the Romans translated as Mercury, Venus, Mars, Jupiter and Saturn. Following the example of the Babylonians, they also included the Sun and the Moon among the planets, making them seven, and on this they based the week of seven days.
Because of their strange movements, the planets did not serve as clocks, calendars or compasses. In Hellenistic times and later they were given a different use in astrology, a false science learned from the Babylonians. The current sharp distinction between astronomy and astrology was much less clear in ancient and medieval times, because we had not yet learned that human affairs are irrelevant to the laws that govern stars and planets. From the time of the Ptolemies, the rulers supported the study of astronomy, especially with the hope that it would reveal the future, with what astronomers devoted much of their time to astrology. In fact, Claudius Ptolemy was not only the author of the most important astronomical book of antiquity, the Almagest, but also an astrology textbook, the Tetrabiblos.

The discoveries of Arab science were the work of many individuals, although none of them clearly stands out from the rest, as is the case, for example, with Galileo and Newton in the European scientific revolution. What follows is a brief gallery of medieval Muslim scientists that I hope will serve to give you an idea of ​​their achievements and variety.
The decline of science towards the end of the Roman Empire: did these declines have to do with the advance of religion? In the case of Islam, and also of Christianity, the conflict between science and religion is a complicated matter, and I will not try to give a definitive answer. Here at least two questions are posed. First of all: what is the general attitude of Islamic scientists towards religion? That is to say, the only creative scientists were those who put aside the influence of religion? And secondly: what was the attitude toward the science of Muslim society?
Religious skepticism was widespread among scientists of the Abbasid era. The clearest example is provided by the astronomer Omar Jayam, who is generally considered an atheist.
Then there is the question of the attitude of Muslims in general towards science. Caliph Mamun, who founded the House of Wisdom, was undoubtedly a great support of science, and perhaps its membership in a Muslim sect, the Mutazilis, who sought a more rational interpretation of the Qur’an, and who were subsequently attacked, may be significant. thus. But the Mutazili should not be considered religious skeptics. They did not doubt that the Qur’an was the word of God; they just defended that it had been created by God, and that it had not always existed. Nor should we confuse them with modern civil libertarians.

It is ironic that in the 20th century, Sayyid Qutb, the spiritual guide of the current radical Islamism, demanded the replacement of Christianity, Judaism and the Islam of his time by a purified universal Islam, partly because it harbored the hope of creating a science Islamic that will close the gap between science and religion. But Arab scientists of their golden age did not practice Islamic science. They practiced science to dry.

As the Roman Empire declined in the West, the Europe that remained outside the Byzantine realm became poor, rural, and largely illiterate. And where literacy survived, it concentrated on the Church and was only in Latin. At the beginning of the Middle Ages, in Western Europe practically no one knew how to read Greek.
Some historians argue that the discoveries of the sixteenth and seventeenth centuries were no more than a natural continuation of the scientific progress that had already occurred in Europe or in the lands of Islam (or both places) during the Middle Ages. In particular, this is the opinion of Pierre Duhem. Other historians point out the vestiges of pre-scientific thought that continued during the scientific revolution; for example, the fact that in some moments Copernicus and Kepler sound like Plato, that Galileo did horoscopes when nobody paid for them, and that Newton considered the solar system and the Bible as clues to get into the mind of God.
There are elements of truth in both criticisms. However, I am convinced that the scientific revolution meant a real break in intellectual history, and I consider it from the perspective of a contemporary scientist.
Whatever the scientific revolution was, it began with Copernicus.

1. The orbits of the celestial bodies have no center.
2. The center of the Earth is not the center of the universe, but only the center of the moon’s orbit, and the center of gravity toward which Earth’s bodies are drawn.
3. All celestial bodies except the Moon revolve around the Sun, which is, therefore, the center of the universe. (But as we will discuss later, Copernicus considered that the center of the orbits of the Earth and the other planets was not the Sun, but a point near the Sun).
4. The distance between the Earth and the Sun is negligible compared to the distance of the fixed stars.
5. The cause of the apparent daily movement of the stars around the Earth is no more than the rotation of the Earth on its axis.
6. The cause of the apparent movement of the Sun is the rotation of the Earth on its axis and the revolution of the Earth (like the other planets) around the Sun.
7. The apparent retrograde movement of the planets is caused by the movement of the Earth, and occurs when the Earth passes next to Mars, Jupiter and Saturn, or in its orbit is overtaken by Mercury or Venus.

Naturally, the planets continue their movement not because of a force radiating from the Sun, but rather because there is nothing to exhaust their momentum. But they stay in their orbits and do not wander in the middle of interstellar space thanks to a force that emanates from the Sun, the gravitational force, so that Kepler was not wrong at all. The idea of ​​a force exercised from a distance was gaining popularity at the time, due in part to the investigation of magnetism by the president of the Royal College of Surgeons and doctor of the court of Isabel I, William Gilbert.

In the twentieth century Galileo was rehabilitated by the Church. In 1979, Pope John Paul II referred to Galileo’s Letter to Cristina, stating that he had “formulated important epistemological norms that are indispensable for reconciling the Sacred Scriptures and science.” A commission was convened to study Galileo’s case, which concluded that, in his time, the Church had been wrong. The Pope answered: “The error of the theologians of their time, while maintaining the centrality of the Earth, was to consider that our understanding of the structure of the physical world was imposed, in a certain way, by the literal meaning of the Holy Scriptures.”
My opinion is that this is totally insufficient. The Church of course can not avoid knowledge (which is now vox populi) or fail to recognize that it was wrong about the movement of the Earth. But suppose that the astronomical opinions of the Church had been correct and those of Galileo wrong. Even so, the Church did wrong in condemning Galileo to prison and denying him the right to publish, just as he had done wrong in burning Giordano Bruno, even though he was a heretic. Fortunately, although I do not know if this has been explicitly recognized by the Church, this type of action is not conceivable today. With the exception of those Islamic countries that punish blasphemy or apostasy, the world in general has learned the lesson that governments and religious authorities can not impose criminal penalties for religious opinions, whether true or false.
From the calculations and observations of Copernicus, Tycho Brahe, Kepler, and Galileo, a correct description of the solar system, codified in Kepler’s three laws, had been wielded. The explanation of why the planets obey these laws had to wait a generation, until the arrival of Newton.

With Newton we reach the climax of the scientific revolution. But what a weird guy plays such a historic role! Newton never left a narrow strip of England, a strip that linked London, Cambridge and his birthplace in Lincolnshire, not even to see the sea, whose tides so interested him.
“Newton was not the first of the Age of Reason. He was the last of the magicians, the last of the Babylonians and Sumerians, the last great mind to appear in the visible and intellectual world with the same eyes of those who began to build our intellectual world less than 10,000 years ago ». But Newton was not a talented remnant of a magical past. Neither a magician nor a totally modern scientist, but he crossed the border between the natural philosophy of the past and what ended up being modern science. Newton’s achievements, if not his point of view or personal behavior, provided the paradigm that all subsequent science has followed as it became modern.
The main experimental achievements of Newton had to do with optics. Your student notes, Question quandam philosophicae, already show your interest in the nature of light. Newton concluded, contrary to Descartes, that light is not a pressure in the eyes, for if it were, the sky would seem brighter when we run. In 1665, at Woolsthorpe, he made his greatest contribution to optics, his theory of color. Since antiquity it was known that colors appear when light passes through a curved piece of glass, but it was considered that these colors, somehow, were produced by glass. Newton surmised that white light is made up of all colors, and that the angle of refraction of glass or water depends slightly on color, and that red light curves a little less than blue light, so colors are they separate when the light passes through a prism or a drop of rain
Although unfair to Newton, Hutchinson and Berkeley were not entirely wrong with Newtonianism. Following the example of Newton’s work, when not his personal opinions, at the end of the eighteenth century physics had divorced the whole of religion.
Another obstacle to the acceptance of Newton’s work was the old and false opposition between mathematics and physics.

The great discovery of Newton left many things without understanding. The nature of matter, the properties of forces that were not gravitation and that act on matter, and the extraordinary capacities of life, remain a mystery. In the years after Newton, enormous progress was made.
As with gravitation, the idea of ​​currents and magnets exerting forces on one another was replaced by the idea of ​​field, in this case a magnetic field. Each magnet and wire that carries a current contributes to the total magnetic field at any point in its vicinity, and this magnetic field exerts a force on any magnet or electric current at that point. Michael Faraday attributed those magnetic fields produced by an electric current to the lines of a magnetic field that surrounded the wire. He also claimed that the electrical forces produced by a piece of rubbed amber were due to an electric field, represented by lines that emanate radially from the electrical charges of amber. And most importantly, in the 1830s Faraday demonstrated the relationship between electric and magnetic fields: a changing magnetic field, like that produced by an electric current in a spinning wire roll, produces an electric field, which can induce currents electrical in another wire. It is this phenomenon that is used to generate electricity in the current power plants.
The unification of biology with the rest of science began to be possible in the mid-nineteenth century, with the independent proposals of Charles Darwin and Alfred Russel Wallace of the theory of evolution through natural selection. Evolution was already a familiar idea, suggested by fossils. Many of those who accepted the reality of evolution explained it as a result of a fundamental principle of biology, an inherent tendency of living things to improve, a principle that would have excluded any unification of biology with physics. Darwin and Wallace, on the other hand, proposed that evolution acts through heritable variations, and that favorable variations are no more likely than unfavorable ones, although variations that improve the chances of survival and reproduction are those that are most likely to occur. spread.
For biology, as for geology – but not for chemistry – there is another problem. Living beings are what they are not only by the principles of physics, but also by a large number of historical accidents, including one in which a comet or meteor hit the Earth 65 million years ago with enough force to exterminate to the dinosaurs, and going back even further to the fact that the Earth formed at a certain distance from the Sun and with a certain initial chemical composition.
The point of view described here is called (often with disapproval) “reductionism”. There are those who oppose reductionism even within physics. Physicists who study fluids or solids often cite examples of “emergence”: the appearance, in the description of macroscopic phenomena, of concepts such as the transition of heat or phase, which have no analogy in the physics of particles elementary, and that do not depend on the details of the elementary particles.

Maybe we are exhausted intellectual resources: perhaps humans are not intelligent enough to understand the fundamental laws of physics. Or perhaps we find phenomena that in principle do not fit the unified structure for all sciences. For example, although we may come to understand the brain processes responsible for consciousness, it is difficult to understand how we can ever describe conscious feelings in physical terms.
The broad scientific principles that we discovered have been reduced, and are being reduced, to reach a more fundamental physical theory.

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios .