jueves, 28 de septiembre de 2006

Las nubes de Kelvin y similares fenómenos

Me preocupa cuando el mundo de la ciencia se comporta como cualquier otro mundo (o sea, casi todas las semanas y cada vez más). Este sentimiento me suele venir cuando leo ese género literario que es la divulgación científica, más a menudo de lo necesario una mera sucesión de "cuentos para niños" destinada, conscientemente o no, al reclutamiento de niños y jóvenes para la causa.

Hace unos meses, leía cómo Stephen Jay Gould desmontaba punto por punto la famosa historia del debate público entre Huxley y el obispo de Oxford al hilo de la evolución, cuando el segundo le pregunta al primero si considera que desciende del mono por parte de padre o de madre (no me digan que no la han oído nunca...). Parece que el relato, tal como nos lo han contado, es falso de cabo a rabo, en sus detalles dramáticos y en otros detalles sin importancia como quién fue considerado ganador del debate.

Como ex niño ganado para la causa científica por la literatura de divulgación, me tomo este tipo de manipulaciones históricas, sean interesadas o sólo acríticas, bastante por lo personal. Hacen que la historia de la ciencia parezca un episodio de La doctora Quinn.

Ahora mismo estoy leyendo "El tejido del cosmos" de Brian Greene. Me lo he comprado porque "El universo elegante" me pareció muy bueno, especialmente las notas que comienzan "Para el lector con inclinaciones matemáticas..." y entonces abandona las metáforas y las milongas y por unos párrafos te habla de geometría diferencial como si fueras una persona adulta y te enteras de algo. Está claro que no ha podido haber, en los pocos años entre un libro y otro, desarrollos espectaculares que justifiquen otro libro, pero bueno... nadie escapa del consumismo si ha nacido más acá de su horizonte de sucesos :)

Greene comienza dedicando medio libro a contarnos por enésima vez la historia de Einstein y de la mecánica cuántica (una de las constantes del género, algo así como Superman cambiándose en la cabina telefónica). Inevitablemente, trae a colación el estado de las cosas que más o menos explícitamente retratan casi todas estas publicaciones: que a finales del siglo XIX se creía que la física estaba prácticamente concluida y se recomendaba a los estudiantes ambiciosos que siguieran otro camino, entonces llega el héroe del cuento (sí, ese que no había conseguido una plaza de profesor en la Universidad de Berna y se ganaba la vida trabajando en la oficina de patentes) y les descubre una América del tamaño de Andrómeda con su teoría de la relatividad (que "no afirma que todo es relativo", aclaración que es otro cliché del género).

Para ilustrar esto suele utilizarse la historia de "las dos nubes". Según esta historia, "un científico" llegó a afirmar que en la Física todo estaba claro y bien establecido, con apenas un par de nubes que enturbiaban un cielo por lo demás uniformemente azul. Dos nubes -la radiación del cuerpo negro y el movimiento a través del éter- de las que salieron, claro, la teoría cuántica y la de la relatividad, provocando un diluvio universal que cambió radicalmente la Física.

Ese científico anónimo fue Kelvin, alguien "no tan anónimo" después de todo, y da la casualidad de que una de las ilustraciones de la Historia de la Física Cuántica de Sánchez Ron reproduce la página exacta donde Kelvin habla de las "dos nubes".

No encuentro el libro (debe de estar en Gijón) pero ya pondré la cita exacta. El caso es que me parece inequívoco que la intención del texto es radicalmente distinta a la que se nos cuenta corrientemente: algo así como "Si creen que estamos de picnic, contemplen esas dos nubes que se aproximan a nosotros" convertido en "¡Qué día tan maravilloso para ir de picnic, sólo dos nubes en el horizonte!".

En este caso, podemos interpretar a Greene benévolamente (p.24-25):
En 1894, el reputado físico experimental Albert Michelson comentaba que "la mayoría de los grandes principios subyacentes han sido firmemente establecidos" y citaba a un "eminente científico" -muchos creen que era el físico británico lord Kelvin- que afirmaba que todo lo que quedaba por hacer era completar detalles en la determinación de algunos números con un mayor número de cifras decimales. En 1900, el propio Kelvin señaló que "dos nubes" se cernían sobre el horizonte: una tenía que ver con las propiedades del movimiento de la luz y la otra con aspectos de la radiación que emiten los objetos cuando se calientan. Pero la sensación general era que se trataba de meros detalles que, sin duda, pronto serían abordados,
sobre todo porque en vez de aludir a "un científico" identifica la referencia bibliográfica, con lo que podemos creer si así lo deseamos que ha leído la fuente original. Pero a menudo parece más bien que el autor se limita a repetir una historia que leyó en alguna parte, cuyo autor leyó en alguna parte... y cuyo verdadero sentido se ha ido perdiendo o pervirtiendo a lo largo de una larga cadena ninguno de cuyos eslabones consideró necesario comprobar la fuente original.

O, si no, lean aquí,
Science advanced so fast, that in a speech to the Royal Institution in 1900, Lord Kelvin, an imminent scientist in the field of thermodynamics and supporter of the theory of Aether, said there were only two clouds on the horizon obscuring “the beauty and clearness of the dynamical theory”. These were the problem of blackbody radiation, and the result of the Michelson-Morley experiment.
o aquí:
His address went on to mention "two clouds" that obscured the "beauty and clearness" of the theory. (...) Ironically, what Kelvin had taken to be clouds on the horizon were in fact two bombshells about to create a massive explosion in twentieth century physics.
Y esto es cómo un lector interpreta a Greene:
In 1900 Lord Kelvin said only "two clouds" hovered on the horizon of Physics' completing the task of describing all the laws of physical reality.

Esta es la interpretación estándar hecha en las obras de divulgación científica. Admito que es un acto de presunción sostener que la razón la tengo yo sobre la única base de mi interpretación personal del contexto de la cita original, por inequívoca que me parezca; quizás Kelvin dejó clara su postura en otros lugares y no es compatible con lo que parece decir el texto.

En cualquier caso, aún tenemos un tercer posible caso de revisión al más puro estilo Dra. Quinn. Sobre el experimento Michelson-Morley, Greene nos dice (p.68-69):
(...) los físicos fueron capaces de proponer experimentos factibles para determinar si el éter existía realmente (...) Sin embargo, en 1887, cuando Albert Michelson y Edward Morley midieron la velocidad de la luz, una y otra vez encontraron exactamente la misma velocidad de 1080 millones de kilómetros por hora independientemente de su movimiento o del movimiento de la fuente luminosa. Se idearon todo tipo de argumentos ingeniosos para explicar estos resultados. Quizá, sugirieron algunos, los experimentadores estaban arrastrando con ellos inadvertidamente al éter cuando se movían. Quizá, aventuraron unos pocos, el aparato se estaba deformando cuando se movía a través del éter, corrompiendo la medida.

Bien, parecería que todo esto es completamente falso. Ni el experimento Michelson-Morley tuvo nunca la intención de "determinar si el éter existía realmente", ni los "argumentos ingeniosos" como la hipótesis del arrastre o la deformación por la resistencia del éter son explicaciones a posteriori sino que ya existían antes del experimento y antes de que se aceptara que el experimento decía algo sobre la inexistencia del éter, respectivamente (véase el detallado análisis de Lakatos en "La falsación y la metodología de los programas de investigación científica", Escritos Filosóficos (Alianza Editorial), Tomo I, Cap. 1, p.97-105).

La teoría del arrastre de Fresnel data de 1818, luego difícilmente puede haber sido propuesta como "argumento ingenioso para explicar" el resultado de un experimento de 1887 (Fresnel llevaba 60 años criando malvas, de hecho). De hecho, el objetivo de los experimentos de Michelson era poner a prueba esta teoría contra otra teoría del éter debida a Stokes, no decidir entre la existencia y la no existencia del éter.

Lakatos, con gran profusión de referencias bibliográficas, cita el primer trabajo de Michelson en esta línea (1881), en el que afirma demostrar la teoría alternativa de Stokes, y refiere la polémica de Michelson con Lorentz. Michelson y Morley, aparentemente, trataron de poner a prueba una teoría alternativa que Lorentz había propuesto para mostrar que los experimentos iniciales de Michelson no justificaban sus conclusiones. En su trabajo de 1887 refutan esa teoría alternativa aunque no lo que Lakatos llama "la teoría del éter estacionario en general", para lo cual, dicen, habría que realizar nuevas experiencias sobre el "viento de éter" a altitud elevada.

Esas experiencias se llevaron a cabo en 1897, momento en el cual Michelson (siempre según el relato de Lakatos), que seguía sosteniendo la teoría del éter al estilo de Stokes, la vio refutada y se pasó al bando de Lorentz, aún interpretando los resultados de sus experimentos a la luz de sucesivas teorías del éter hasta 1935.

El "bando de Lorentz", en 1892 (por lo tanto años antes de las experiencias a gran altura), atacó la interpretación de Michelson del experimento de 1887 proponiendo la contracción en la dirección del movimiento como explicación alternativa. (Sí, amigüitos, la contracción de Fitzgerald-Lorentz es anterior a la teoría de la relatividad, ¡qué sorpresa para quienes la conocimos en los libros de divulgación!) Calificarla de "argumento ingenioso aventurado por unos pocos" cuando de hecho las ecuaciones de Lorentz de 1904 siguen estando en los libros de texto de Física de COU (quiero decir que lo estaba cuando existía el COU) como parte de la teoría de la relatividad (la famosa "corrección relativista" como la llamaba mi profesor) me parece una pasada.

En este caso, ¿a quién deberíamos creer? ¿A cientos y cientos de libros de divulgación (y la Wikipedia), o al pobre Lakatos, que nos da literalmente decenas de referencias bibliográficas sobre este debate a lo largo de más de 40 años? A falta de pruebas de que Lakatos se inventó todas esas referencias y las citas extraídas de ellas, parece que su platillo pesa bastante más que el otro.

A la luz de estos hechos, nosotros en nuestra ignorancia pensamos que la postura escéptica sobre la "historia oficial" del experimento Michelson-Morley es "robusta" en el sentido estadístico del término: muchas de las cosas que dice Lakatos tendrían que ser mentira para que la historia "oficial" fuese verdad. Con esto no digo nada sobre si el relato de Lakatos puede ser considerado "globalmente cierto" o no, simplemente que si la Wikipedia dice que
The Michelson-Morley experiment, one of the most important and famous experiments in the history of physics, was performed in 1887 by Albert Michelson and Edward Morley at what is now Case Western Reserve University, and is generally considered to be the first strong evidence against the theory of a luminiferous aether. Primarily for this work, Albert Michelson was awarded the Nobel Prize in 1907.
mientras que Lakatos cita el acta de concesión y el discurso de aceptación de Michelson diciendo que ninguno de los dos menciona la refutación de la teoría del éter y ni siquiera el experimento de 1887 (p.104), o bien Lakatos era un conspiranoico con propensión a la mentira patológica, o bien hay algo que no cuadra en absoluto.

La pregunta es: ¿qué tanto por ciento de las afirmaciones e interpretaciones históricas en la literatura de divulgación tiene algún tipo de rigor y no son meramente un "A mí me lo contaron así de pequeño" o "Tal como yo lo cuento, la historia gana bastante"?

3 comentarios:

Sr. R dijo...

Qué curioso resulta ver el paralelismo de sus comentarios con otros que se están vertiendo últimamente sobre un asunto de más actualidad. Conociéndole diría que no se debe al azar.

Angel dijo...

Los hitos científicos reales o sólo aproximadamente reales acaban convirtiéndose en leyendas urbanas donde se selecciona el espectáculo en detrimento del resto. En los trabajos antiguos desbrozar es difícil, en los modernos al menos tenemos acceso a los originales y podemos contrastar las cosas.
Una entrada que es un buen toque de atención pata todos nosotros.

Pedro Terán dijo...

Sr.R: Pues no hay intención, aunque el hecho de que el revisionismo histórico haya saltado de la pantalla a la vida política es bastante preocupante. Mira que me enfadaba hacer zapping y encontrarme un negro hablando en una asamblea del ayuntamiento (en la serie de la Dra. Quinn, digo) como si eso hubiera existido alguna vez, pues ahora parece de lo más entrañable en comparación con la que nos está cayendo encima.

Ángel: Gracias, me hace ilusión viniendo de alguien que hace una labor importante con su blog.

Supongo que este tipo de cosas es inevitable por la propia naturaleza reinterpretadora de la ciencia, reescribimos los libros de texto a la luz de los experimentos posteriores y lo más fácil es reescribir también la historia para que sea coherente con nuestro punto de vista moderno.