El primer científico de verdad

Isaac Newton es, para muchos, el físico más importante de todos los tiempos.
Al menos, el padre indiscutible de la óptica moderna, o algo así nos dicen en la escuela.
Los niños estudian libros de texto en los que abundan lentes y prismas de su famoso experimento, sus estudios de la naturaleza de la luz y de reflexión, la refracción y la descomposición de la luz en los colores del arco iris.
No obstante, la verdad es un poco más gris y creo que es importante señalarlo: en el campo de la óptica, Newton descansa sobre los hombros de un gigante que vivió 700 años antes que él.
Se trata de al-Hassan Ibn al-Haytham, sin duda, un gran físico que merece pasar a los anales de la historia junto a Newton por su talla científica.
Ibn al-Haytham nació en el 965 AEC en lo que hoy es Irak. La mayoría del mundo occidental ni siquiera ha oído hablar de él. Como físico que soy, estoy asombrado ante la contribución de este hombre a esta rama científica.

Métodos modernos
El relato popular de la historia de la ciencia típicamente sugiere que ningún avance de relevancia tuvo lugar entre la antigua Grecia y la Europa renacentista.
Pero solo porque los países occidentales creen que se trata de años oscuros, no significa que también hubiera tal estancamiento en otras partes del mundo. De hecho, entre el siglo IX y XIII se dan los años dorados de la ciencia árabe.
Se produjeron grandes avances en matemáticas, astronomía, medicina, física, química y filosofía. Entre los muchos genios de ese periodo, sobresale Ibn al-Haytham.
Ibn al-Haytham es considerado el padre del método científico moderno.
Como está comúnmente establecido, éste consiste en investigar un fenómeno para adquirir nuevo conocimiento o corregir e integrar tesis previas, a partir de la recopilación de datos a través de la observación y la medición, seguida por la formulación y prueba de hipótesis para explicar los datos.
Así es como se hace la ciencia en la actualidad y por eso confío en los avances que se derivan de ella.
Pero todavía se alega a menudo que ese método moderno no fue establecido sino hasta el siglo XVII por Francis Bacon y René Descartes.
No tengo duda, sin embargo, de que Ibn al-Haytham llegó primero.
De hecho, por su énfasis en los datos experimentales y la posibilidad de reproducir los resultados, se le llama a menudo "el primer científico de verdad".

Entendiendo la luz
Ibn al-Haytham fue el primer científico en dar cuenta de cómo vemos los objetos.
Probó con experimentos, por ejemplo, la falsedad de la llamada teoría de las emisiones (que defiende que luz procedente de los ojos ilumina los objetos que vemos), -en su momento aceptada por grandes pensadores como Platón o Euclides- y estableció la idea moderna de que vemos porque la luz la que entra por nuestros ojos.
Lo que también hizo, que ningún otro científico había intentado hasta entonces, fue usar matemáticas para describir y probar ese proceso.
Así que puede ser considerado como el primer físico teórico, también.
Pero quizás es más conocido por el invento de la cámara estenopeica o agujero de alfiler, y debería concedérsele el crédito de ser el descubridor de la ley de la refracción.
Además, puso en práctica los primeros experimentos de dispersión de la luz entre los diferentes colores que la componen, y estudió de las sombras, los arco iris y los eclipses.
Y, al observar la manera en que la luz se dispersa en la atmósfera, llegó a calcular que el espesor de la atmósfera era de unos 100 kilómetros, lo cual no está mal.

Estudios forzados
Al igual que muchos otros académicos, Ibn al-Haytham realmente necesitaba tiempo y aislamiento para concentrarse en escribir sus muchos tratados, incluido su brillante trabajo en óptica.
Y tuvo una oportunidad poco oportuna cuando lo encarcelaron en Egipto entre 1011 y 1021, por haber fracasado en la tarea de ayudar a regular los desbordamientos del Nilo que le había encomendado un califa.
Mientras todavía estaba en Basora, Ibn al-Haytham alegaba que las inundaciones de otoño podían ser contenidas por un sistema de diques y canales, que además servirían como reservas para el verano.
Pero al llegar a El Cairo, enseguida se dio cuenta de que era imposible desde la perspectiva de la ingeniería. En lugar de admitir su error al peligroso y asesino califa, decidió fingir locura como forma de escapar al castigo.
Esto inmediatamente lo llevó a ser puesto en arresto domiciliario, lo que sin embargo le garantizó diez años de reclusión en los cuales pudo trabajar.

Movimiento de los planetas
Ibn al-Haytham fue liberado cuando murió el califa. Su regreso a Irak lo aprovechó para publicar unos cien trabajos sobre diferentes asuntos en física y matemáticas.
En un viaje por Medio Oriente, entrevisté a un experto en Alejandría que me mostró el reciente descubrimiento de algunos trabajos de Ibn al-Haytam sobre astronomía.
En ellos parece que llegó a desarrollar lo que se llama mecánica celestial, explicando la órbita de los planetas, con lo que se adelantó a europeos como Copérnico, Galileo, Kepler y Newton.
Es increíble que sólo ahora estemos descubriendo la deuda que los físicos de hoy le deben a un hombre que vivió hace mil años.

Fuente: BBC Mundo.com, 5 de diciembre de 2010.

Cómo cambió la vida en la Tierra

Sabemos que en 3.500 millones de años, la vida en la Tierra ha evolucionado desde organismos unicelulares a gigantescas secuoyas y ballenas azules.
Se pensaba que esa transformación había ocurrido gradualmente. Pero ahora una nueva investigación afirma que la evolución ocurrió en dos grandes "oleadas".
Según los científicos de las universidades de Stanford, Colorado, y el Virginia Tech en Estados Unidos, estas dos oleadas "estuvieron vinculadas a la evolución geológica del planeta".
Es decir, estos dos "saltos evolutivos" coincidieron con grandes aumentos en la cantidad de oxígeno en la atmósfera de la Tierra.
La primera, que trajo un enorme aumento en la talla y complejidad de los organismos, ocurrió hace 2.000 millones de años.
Fue entonces cuando los organismos de una sola célula desarrollaron membranas celulares.
Y la segunda oleada, dice la investigación publicada en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) (Actas de la Academia Nacional de Ciencias), se llevó a cabo hace 540 millones de años, cuando aparecieron las primeras criaturas multicelulares.

Historia de la vida
"Buscando a los organismos más grandes, revisamos el conocimiento que tenemos de la historia de la vida en nuestro planeta" dice Michal Kowalewski, profesor de geofísica y principal autor de la investigación.
"Revisamos desde el organismo que se cree es el más antiguo, las bacterias fósiles en rocas de 3.500 millones de años, hasta los animales y plantas más grandes que viven hoy".
"La idea era ver cómo aumentó la talla máxima de los organismos, medida en términos de biovolumen".
El tamaño, como explica el experto, es una de las características fundamentales de los organismos y un importante parámetro para estudiar su ecología, evolución y comportamiento.
Y sin embargo, hasta ahora el conocimiento que tenemos de cómo ha cambiado el tamaño de los organismos está basado en estudios llevados a cabo hace 40 años.

Tamaño y oxígeno
Fue por eso que los científicos decidieron explorar cómo han ocurrido estos cambios, y a medida que analizaron los datos del registro fósil, descubrieron lo que llaman "un patrón extraordinario".
"Nos sorprendió encontrar que casi todo el aumento en el tamaño de los organismos ocurrió en dos distintos intervalos de tiempo" dice Jonathan Payne, otro de los autores del estudio.
"Y aún más sorprendente fue el hecho de que esos intervalos ocurrieron después de dos grandes eventos de oxigenación en el planeta", agrega.
Según los científicos, la relación entre el aumento en el tamaño y los eventos de oxigenación es muy clara, porque el aumento en el tamaño de los organismos es muy similar al aumento que ha habido en los niveles de oxígeno en la Tierra.
"En las últimas décadas hemos investigado mucho sobre las concentraciones de oxígeno en la atmósfera, así que no fue difícil ver esa relación", dice el profesor Payne.
Así, la investigación reveló que en los primeros 1.500 millones de años de vida registrada en la Tierra -hace entre 3.500 millones de años a 2.000 millones de años- sólo se han encontrado organismos parecidos a bacterias fosilizadas.
El tamaño máximo al que podía crecer una célula bacteriana era muy limitado y como consecuencia, el tamaño de los organismos en la Tierra no cambió sino hasta la llegada de organismos más complejos, lo cual ocurrió hace 2.000 millones de años.

Fotosíntesis
El evento que dio lugar a esto, creen los autores, es que algún tipo de bacteria primitiva inventó un metabolismo que le permitió utilizar la energía del sol y dióxido de carbono para nutrirse.
Es decir, ese organismo inventó la fotosíntesis, y pudo vivir en los océanos sin oxígeno.
Entonces -estamos hablando de hace 3.000 millones de años- la atmósfera tampoco tenía oxígeno.
Pero igual que hacen las plantas hoy en día, la bacteria liberó oxígeno en los océanos y eventualmente éste llegó a la atmósfera.
Y la aparición del oxígeno libre, a pesar de que era muy escaso, tuvo enormes consecuencias en la Tierra, porque hizo posible la evolución de estructuras celulares más complejas.
Los organismos desarrollaron un núcleo que contenía material genético y pudieron incorporar otros mecanismos intracelulares.
"De cierta forma, el aumento en el tamaño y la complejidad de los organismos fue una consecuencia de la interacción geobiológica entre la vida y la tierra" dice el profesor Kowalewski.
"Fue la misma vida la que permitió a los organismos vivos volverse más complejos".
Tal como señalan los autores, la siguiente oleada de vida ocurrió hace 540 millones de años, cuando el oxígeno atmosférico volvió a aumentar notablemente alcanzando casi 10% de su concentración actual.
Esto dio lugar a que organismos más grandes comenzaran a aparecer en el registro fósil.
En unos 100 millones de años, las formas de vida más grandes llevaron a cabo una transición de pequeñas formas unicelulares a animales marinos gigantes.
Hoy en día, afirman los autores, esos organismos incluyen a la ballena azul y a la secuoya gigante, la forma de vida terrestre más grande que se conoce.

Fuente: BBC Mundo.com, 23 de diciembre de 2008.

Hallan lago en luna de Saturno

Científicos de la Agencia Aeroespacial de Estados Unidos (NASA) dijeron haber encontrado líquido en Titán - una de las lunas de Saturno - sólo el segundo astro en el Sistema Solar después de la Tierra en tener fluido en su superficie.
El descubrimiento histórico sucedió después del análisis de los instrumentos de la sonda Cassini, que explora a Saturno y sus lunas desde 2004.
Cassini había detectado varias zonas oscuras en Titán - la luna más grande de Saturno - durante repetidos sobrevuelos cercanos a la superficie.
Sin embargo, sólo hasta ahora se pudo determinar si se trataba de líquidos o sólidos.

Como lago terrestre
Los científicos pudieron identificar un lago con hidrocarburos y etano líquidos por la manera en que los instrumentos distinguen la composición química de los materiales de acuerdo a cómo absorben y reflejan la luz infrarroja.
El lago, llamado Ontario Lacus, se encuentra en la región polar del sur de Titán y es un poco más grande que Ontario, uno de los grandes lagos de Norte América.
El etano por lo general se encuentra en estado gaseoso, pero las extremadas bajas temperaturas de Titán lo han convertido en líquido.
Su presencia eleva la posibilidad de otros descubrimientos similares en el futuro.
Sin embargo, las observaciones de una playa oscura alrededor del lago señalan que se está evaporando.
La sonda Cassini-Huygens, lanzada en 1997, es una misión conjunta de la NASA y la Agencia Espacial Europea.

Fuente: BBC Mundo.com, 31 de Julio de 2008.

"El tercer paraíso" de Einstein

"Dios es sutil, pero no malicioso". "Dios no juega a los dados". Las célebres frases de Einstein parecen ir en contra de esa visión popular según la cual ciencia y religión no se tocan.
Más allá de sus ideas sobre masa, energía, espacio o tiempo, ¿cuál era su concepción del Universo?
La de Einstein era una "religión cósmica", según Gerald Holton, profesor de física y de historia de la ciencia de la Universidad de Harvard, en Estados Unidos.
En su trabajo "El tercer paraíso de Einstein", Holton señala que el físico pasó de un período religioso a otro científico y finalmente a una visión del cosmos que conjugaba a ambos.
Holton tuvo un acceso único a los textos de Einstein, ya que fue designado curador de sus documentos, con el objetivo de ponerlos a disposición de la investigación científica.
El profesor Holton explicó a BBC Mundo en qué consiste el "tercer paraíso" de Albert Einstein.

Einstein hablaba mucho sobre Dios. ¿Cree Usted que creía en Dios?
Definitivamente sí. Pero debemos recordar que así como inventó su física y su estilo de vida, también inventó su religión.
Era el Dios de Spinoza, que introdujo la racionalidad en el mundo, de modo que la Naturaleza y Dios se identifican.

¿Cómo llegó Einstein a esta idea?
Esto fue resultado de un proceso. Cuando niño, recibió instrucción religiosa en la escuela a la que lo mandaron sus padres, que era católica. Pero en casa recibió también instrucción en el judaísmo.
Luego dejó de un lado este aspecto religioso, y se dedicó del todo a la ciencia. Y fue sólo bastante después en su vida, alrededor de 1929, cuando vio tanto antisemitismo, que volvió a preocuparse del tema.
En uno de sus textos (...) vemos no sólo que ha estado leyendo a Spinoza, sino un eco de lo que Spinoza escribió en el siglo XVII sobre ética, un libro que Einstein leyó y releyó muchas veces.
En ese libro Spinoza usó a Euclides como modelo, es decir, usa algunas afirmaciones como axiomas, "Dios existe", "la naturaleza existe", entonces, ¿cuál es la relación entre ellos?
Y luego extrae como conclusión que existe una forma de llegar a Dios a través de la naturaleza. Ahí está la conexión entre ambos y eso es lo que Einstein llamó su religión cósmica.

¿En qué consistía esa nueva visión de la religión?
Creía que la religión en el pasado respondía al miedo y en nuestros días a consideraciones éticas, con la idea de un Dios personal que nos atiende a cado uno de nosotros.
Einstein dijo, eso es del pasado. La nueva religión cósmica tendrá lugar cuando entendamos que Dios es inmaterial y mira al Universo como un todo y lo sostiene.
Es una religión que se eleva por encima de lo personal. No creía que necesitemos tener un Dios que nos atiende a cada uno de nosotros todo el tiempo. Esto, como podemos imaginarnos, creó muchos problemas con sus correligionarios.

¿Dónde queda el libre albedrío?
Esa es otra parte muy interesante del pensamiento de Einstein, que está muy explicado en su pequeño libro "Ideas y opiniones", que recomiendo mucho a todos los lectores.
Einstein no creía en el libre albedrío, estudiaba a Schopenhauer y otros que creían en el determinismo. Einstein creía en la causalidad clásica. Creía que las cosas están determinadas a partir de condiciones iniciales y que el libre albedrío es una ilusión.

Einstein se refirió a la búsqueda de la Verdad y la Belleza y hablaba de una "estructura maravillosa de la existencia".
¿Cree Usted que sus teorías científicas lo llevaron a esa religión cósmica?
Muchos físicos creían que la principal razón por la cual una teoría es correcta, antes de que sea posible comprobarla, es que debe tratarse de una teoría de extrema belleza.
Belleza en varios sentidos, en su simetría, en su simplicidad. Para Einstein, desde un comienzo, la teoría de la relatividad especial a la que llegó cuando era muy joven era para él una forma de plantear una física de mayor belleza.
Quiero explicar esto. Antes de Einstein, la física era vista como una herramienta para resolver problemas planteados por experiencias de laboratorio. Se trabajaba sobre electricidad o magnetismo.
Einstein dijo desde un comienzo, la tarea suprema de un físico no es hacer eso, aunque también sea un aspecto necesario. La misión principal es entender a los fenómenos físicos en su conjunto, como parte de un todo, vistos desde lo alto, como los vería Dios. Y tratar de hacer más racionales y más bellas las distintas partes.
Por ejemplo, con su teoría de la relatividad especial, lo que dijo fue, hay gente que trabaja con el espacio, o el tiempo, con energía o con masa. Pero cuando uno lo ve "desde lo alto", ve que la energía y la masa están relacionadas, que el espacio y el tiempo están vinculados en un contínuo espacio tiempo. Él integró fenómenos, en vez de resolver problemas aislados.
Y esa era para él la forma correcta de explicar un Universo estéticamente bello.

En sus artículos sobre ética, Einstein cita a Moisés, Jesús y Budha como "profetas igualmente válidos".
¿A qué se refería exactamente?
Einstein escribió un ensayo sobre ética en un prefacio a un libro de Philip Frank sobre relatividad. Einstein se pregunta, ¿cómo surgen las ideas fundamentales de la ética?
Se respondió que para eso, se necesita gente muy especial con un talento especial para encontrar esas ideas clave, de las que se deducen otras. Por ejemplo, la idea de que los diez mandamientos llevan a una sociedad mejor.
Él decía que había gente así en nuestra historia y los nombra, Moisés, Jesús, Budha, luego incluye también a Demócrito, San Francisco de Asís, Gandhi, que son, en ética, algo así como el equivalente a Einstein en física, que ven el todo, en vez de ocuparse sólo de castigos y recompensas por pequeños actos.
El libro donde se encuentran estos pensamientos es "Relatividad, la verdad más profunda" Relativity, the richer truth . El prefacio fue escrito por Einstein, que era amigo de Philip Frank, quien fue uno de sus biógrafos.

En general se piensa que la religión y la ciencia no se mezclan. Seguramente las ideas de Einstein diferían de las de muchos científicos de su época.
Creo que la mayoría, como Niels Bohr, estaban bastante fastidiados. Es muy conocido, por ejemplo, el comentario de Karl Popper, quien dijo "hablé con Einstien un buen rato, pero habló sobre todo de Dios y fue muy aburrido".
Así que había muchos científicos que no querían oir hablar de estos temas. Pero también había algunos pocos que compartían sus ideas.
Y yo creo, que en el largo plazo, esa idea del "tercer paraíso" que conecta a la ciencia con la religión será cada vez más atractiva.
Estamos ahora entrando en una fase de la historia en que cada vez más gente se interesa por la relación entre ciencia y religión, y creo que explorarán esas ideas.
Fuente: BBC Mundo.com, 15 de Abril de 2005.