Categoría: Filosofía de la ciencia

Alta mar

Le lengua está llena de expresiones que, si las miramos bien (pero no solemos hacerlo, porque nada nos resulta más familiar que nuestra lengua) parecen absurdas. Por ejemplo, “alta mar”: la parte del mar, nos dice el DRAE, que está a bastante distancia de la costa. Viene a ser un sinónimo de “mar abierto”, una expresión que tiene sentido porque sugiere que no hay ninguna costa a la vista que “cierre” el mar.

Pero ¿puede haber algo menos alto que la mar? Medimos las alturas sobre el nivel del mar, precisamente porque ese nivel es el mismo en todas partes. ¿Hay algo de lo que tenga menos sentido decir que “es alto” que el propio cero de alturas?

Y sin embargo, una expresión como “alta mar” no puede haberse consagrado por el uso sin que tenga una razón de ser, un significado que se nos oculta pero que debió ser natural en su origen. ¿Acaso pensaban los primeros marineros que se aventuraron lejos de la costa, en alta mar, que al hacerlo sus barcos estaban subiendo?

Sorprendentemente, eso es justo lo que pensaba Colón cuando cruzaba el Atlántico. No porque sus sentidos le engañaran, claro: no experimentaba la sensación de ascender por un mar en pendiente. Era su teoría la que se lo decía. Entender por qué nos puede enseñar un par de cosas sobre cómo funciona la ciencia.

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Tenemos que remontarnos, como casi siempre, a Aristóteles. El filósofo por antonomasia había enseñado que el universo era una serie de esferas concéntricas, con la Tierra en el centro. El mundo sublunar (“de la luna para abajo”) estaba hecho de los familiares cuatro elementos: tierra, agua, aire y fuego; mientras que el material del supralunar era totalmente distinto: el misterioso quinto elemento, el éter. Su movimiento natural era circular y uniforme, de modo que siempre se cerraba sobre sí mismo, y los cielos eran eternos e inmutables; mientras que en la Tierra la mezcla de elementos provocaba cambios incesantes.

Cada elemento tenía su lugar natural, por orden de densidad, desde el más pesado (la tierra) en el centro, al más ligero (el fuego), ya en la vecindad de la esfera de la luna, pasando por el agua (los mares) y el aire (la atmósfera). La tendencia a buscar su lugar propio era la que causaba que las piedras en la atmósfera o el mar cayeran, que las burbujas ascendieran en el agua y que el fuego lo hiciera en el aire: los movimientos naturales de los elementos terrestres eran rectilíneos y verticales, en contraste con el movimiento circular del éter.

El mundo de Aristóteles poseía un maravilloso orden lógico, pero había un pequeño problema. La tierra, más pesada que el agua, tendría que estar por debajo de él. Sabemos que hay tierra bajo los mares, pero ¿porqué también hay tierras por encima del nivel del mar? Parece que una esfera de agua debería rodear a una esfera de tierra, igual que el aire de la atmósfera nos rodea, siempre por encima de la tierra y el agua.

Había que encontrar una explicación, y como no se podía negar la existencia de tierras emergidas, la alternativa que los eruditos de la Edad Media tomaron fue minimizar su importancia. Vean por ejemplo esta página de uno de los libros más famosos de la historia de la ciencia,  De Sphaera Mundi. Escrito hacia 1230 por Johannes Sacrobosco (su nombre original era John of Holywood, pero en aquella época el latín tenía más prestigio que la meca del cine 😉 ) tuvo una inmensa popularidad: se conservan ciento de copias manuscritas, y tras imprimirse por primera vez en 1472 se estuvo reeditando ininterrumpidamente hasta el siglo XVII.

El significado de esa especie de sello circular queda mucho más claro si lo ampliamos y lo coloreamos así (sacado de aquí, el color es mío):

En efecto, es un esquema de la Tierra, con las esferas de tierra, agua, aire (esas bonitas nubecillas…) y fuego. Pero la esfera de la Tierra está descentrada y es mucho menor que la de agua, de modo que solo una pequeña parte sobresale del nivel del mar.  Y al no ser concéntricas las dos esferas, ese nivel va subiendo si nos alejamos de la costa, cuando nos adentramos en alta mar

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Sacrobosco no fue el único autor que busco solucionar el problema de la existencia de las tierras emergidas (en su magnífico libro La invención de la ciencia, donde he encontrado esta historia, David Wootton nos cuenta otras posibles soluciones), pero su propuesta fue la más popular. Curiosamente, Aristóteles no había considerado que hubiera  un problema: fueron sus comentaristas medievales los que, más papistas que el papa, quisieron que su modelo lo explicara todo, y tuvieron que introducir modificaciones que siempre implicaban eliminar algo de la hermosa simetría del original.

Este es un tema recurrente en la historia de la ciencia: una teoría excelente en líneas generales (como era la de Aristóteles cuando se formuló) se encuentra con anomalías que no puede explicar bien. Si queremos mantener la validez absoluta de la teoría (como Sacrobosco y compañía) tenemos que modificarla, y esas modificaciones serán a menudo ad hoc, es decir, serán un parche que permitirá seguir adoptando la teoría a costa de que sea menos elegante. Hay pues un compromiso entre elegancia y poder explicativo, algo que rara vez se suele explicar cuando nos cuentan, como casi siempre, la historia de la ciencia como un cuento de buenos y malos (perdón, de torpes y listos, pero ya me entienden).

Cuál es el mejor compromiso puede ser opinable, y por eso no es raro que coexistan varias teorías, o al menos, varias versiones de una teoría… generalmente hasta que nuevos hechos vienen a desmentir alguna de ellas. Así, la teoría de la alta mar sostenía que las tierras emergidas eran poco extensas y que, en particular, no había continentes en las antípodas, pero Colón y los descubrimientos de nuevas tierras que siguieron lo desmintieron.

Sin embargo (y esta es la otra cosa sobre el funcionamiento de la ciencia que nos enseña esta historia), ese desmentido (lo que Karl Popper llamaba falsación) casi nunca es tan concluyente como se piensa. Incluso en el caso que nos ocupa, la idea de la alta mar mantuvo su atractivo muchos años después de Colón. En efecto: una ventaja de esta teoría era que permitía explicar el origen de los ríos. Durante muchos siglos, se pensaba que las lluvias eran insuficientes para alimentar continuamente ríos tan caudalosos como el Nilo o el Danubio, y se explicaba que sus fuentes estaban por encima del nivel del mar en la costa pero no por encima del máximo nivel del mar. Se suponía que el agua del mar se filtraba por fisuras en su fondo, y emergía en las fuentes y los ríos (¡vasos comunicantes!). Todavía en 1663 el libro del jesuita Gaspar Schott traía esta ilustración:

El punto más alto del mar es F, mientras que el nivel de la costa es BC. Queda abierta la cuestión, dice Schott, de si las cimas de las montañas, como E, pueden estar más altas que el punto más alto del mar. Como vemos, Schott no dibuja ya una Tierra como la de Sacrobosco, algo que era imposible después de que Elcano diera la vuelta al mundo, pero se aferra a la idea de que de alguna manera el nivel del mar no es uniforme, porque eso proporciona una explicación conveniente a algo que no puede explicar de otra manera.

En definitiva: la historia de la ciencia siempre es mucho más complicada (¡y más interesante!) de lo que nos cuentan los divulgadores. Y quizá la lección más importante: detrás de una idea “absurda”, como la de la alta mar, siempre hay alguna explicación, y muy raramente suele ser la superstición y el oscurantismo de los antiguos (esos comodines de nuestra pereza intelectual).

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Galileo y las montañas de la Luna

Es probable que los seguidores de este blog no se hayan dado cuenta, pero Las ideas de la ciencia, el curso de humanidades de la Carlos III en el que tuvo origen De Tales a Newton (el libro), está ahora impartiéndose y por eso hay mucho movimiento de comentarios en las páginas del curso.

Ayer, discutiendo los pros y los contras de los modelos modelos astronómicos de la Antigüedad, expliqué que el modelo heliocéntrico de Aristarco (que se anticipó 1800 años a Copérnico) nos resulta hoy muy atractivo, pero en su época era inverosímil físicamente. Sin embargo, tenía un punto fuerte desde el punto de vista filosófico: no tenía hipótesis ad hoc. En el modelo de epiciclos, por el contrario, la posición del Sol debía estar sincronizada de una manera peculiar con los centros de los epiciclos (en Mercurio y Venus) o con la dirección del planeta visto desde el centro del epiciclo (en Marte, Júpiter y Saturno).

PlanetaInterior

Planeta interior (Mercurio o Venus) en el modelo de epiciclos. El Sol (S) tiene que estar alineado con el centro del epiciclo (C), pero la distancia está indeterminada.

PlanetaExterior

Planeta exterior (Marte, Júpiter o Saturno) en el modelo de epiciclos. El Sol está en la dirección indicada por la flecha, paralela a la línea que va del centro del epiciclo (C) al planeta (P), a una distancia indeterminada.

Estas condiciones sobre la posición del Sol se imponían sin que hubiera ninguna razón en el modelo, más allá de que eran la única manera de ajustar las observaciones: un caso de hipótesis ad hoc.

que es esa cosa llamada ciencia

Pero para explicar lo que es una hipótesis ad hoc, el mejor ejemplo es seguramente éste, sacado del excelente libro de Alan Chalmers ¿Qué es esa cosa llamada ciencia? Un ejemplo que nos trae, además, al mejor Galileo en acción:

Después de haber observado la Luna cuidadosamente a través de su recién inventado telescopio, Galileo pudo informar que la Luna no era una esfera lisa sino que su superficie estaba llena de montañas y cráteres. Su adversario aristotélico tenía que admitir que las cosas parecían ser de ese modo cuando por sí mismo repitió las observaciones. Pero las observaciones amenazaban a una noción fundamental para muchos aristotélicos, a saber, que todos los cuerpos celestes son esferas perfectas.

El rival de Galileo defendió su teoría frente a la aparente falsación de una manera evidentemente ad hoc. Sugirió que había una sustancia invisible en la Luna que llenaba los cráteres y cubría las montañas de tal manera que la forma de la Luna era perfectamente esférica. Cuando Galileo preguntó cómo se podría detectar la presencia de la sustancia invisible, la réplica fue que no había manera de poderla detectar.

Así pues, no hay duda de que la teoría modificada no producía consecuencias comprobables y de que, para un falsacionista, era completamente inaceptable. Galileo, exasperado, fue capaz de mostrar lo inapropiado de la postura de su rival de una manera característicamente ingeniosa. Admitió que estaba dispuesto a admitir la existencia de la sustancia invisible e indetectable en la Luna, pero insistió en que dicha sustancia no estaba distribuida tal y como sugería su rival, sino que en realidad estaba apilada encima de las montañas de modo que eran varias veces más altas de lo que parecían a través del telescopio. Galileo fue capaz de superar a su rival en el inútil juego de la invención de ardides ad hoc para proteger las teorías.