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El surgimiento de las ciencias exactas
El éxito predictivo de la mecánica newtoniana impulsó su adopción como el fundamento más simple de la nueva visión científica del mundo. Hasta fines del siglo diecinueve, muy pocos dudaron de su validez. Esta certeza no se vio seriamente aguijoneada sino hasta principios del siglo veinte, con la aparición de la teoría de, la relatividad y la teoría cuántica. Sin embargo, durante su largo período de supremacía, la mecánica newtoniana experimentó importantes avances que, sin llegar a afectar las bases de la teoría éstas permanecieron casi tal cual las había dejado Newton , afectaron su formulación matemática. A partir del siglo dieciocho, varios matemáticos transformaron las ecuaciones de Newton, no sólo para aplicarlas a problemas complejos, como el del movimiento de un trompo, sino también para comprender ciertas propiedades de la teoría implícitamente contenidas en su formulación original.
Una de las propiedades importantes que fueron puestas en evidencia de esta manera fue la existencia de principios de conservación. La mecánica newtoniana es una teoría del movimiento. En tanto que tal, describe las variaciones de ciertas cantidades la velocidad y la posición en función del tiempo. Sin embargo, una vez que las ecuaciones se expresan bajo la forma adecuada, se observa que a pesar del cambio aparente ciertas magnitudes permanecen invariables en el transcurso del movimiento. Aun antes de la aceptación de la teoría de Newton, Descartes y Leibniz habían sugerido la existencia de tales magnitudes. Descartes lo hizo en la forma de "cantidad de movimiento", que definió como el producto de la cantidad de materia del cuerpo por su velocidad. En mecánica newtoniana, la cantidad de materia no es más que la masa, por lo tanto la cantidad de movimiento de un cuerpo es igual a su masa multiplicada por su velocidad. Leibniz, por su parte, introdujo una magnitud conservada a la que llamó "fuerza " distinta de la fuerza newtoniana, hay que precisar , y que era la suma de dos elementos: por un lado la "fuerza viva" (que hoy tiene una definición algo distinta a la de Leibniz), definida como el semiproducto de la masa por el cuadrado de la velocidad, y por otro lado la "fuerza muerta", igual al producto del peso del cuerpo por su altura.
Los discípulos de uno y otro disputaron mucho tiempo por la verdadera magnitud conservada durante el movimiento: ¿era la "cantidad de movimiento" o la “fuerza"?. Finalmente, la mecánica newtoniana le dio la razón a los dos campos, señalando que tanto la cantidad de movimiento cartesiana como la fuerza leibniziana son magnitudes conservadas.
Según la teoría newtoniana, y en cierto sentido también según las teorías que la reemplazaron, la cantidad de movimiento total de un sistema que no está sometido a una fuerza exterior permanece constante. Por ejemplo, analicemos el movimiento de retroceso de un cañón: antes del tiro, el cañón y el proyectil que contiene están en reposo, por lo cual la cantidad de movimiento del sistema cañón proyectil es nula. Después de la eyección, el proyectil posee cierta velocidad, por ende una cantidad de movimiento no nula, con la misma dirección que el tubo del cañón. Como la cantidad total de movimiento del sistema es nula, ahora el cañón posee una cantidad de movimiento igual a la del proyectil, pero en dirección opuesta. Desde luego, el cañón tiene una masa mucho mayor que la del proyectil, por lo que su velocidad de retroceso será menor que la velocidad del obús.
Magnitud puramente mecánica, intrínsecamente ligada al movimiento de los cuerpos en el espacio, la cantidad de movimiento no se transforma jamás en una magnitud no mecánica. Así, en mecánica newtoniana la conservación de la cantidad de movimiento siempre puede verificarse. Por el contrario, como se descubrió en el siglo diecinueve, la "fuerza" de Leibniz puede adoptar formas no mecánicas. Esto implica que, si sólo consideramos las magnitudes mecánicas de un sistema, la "fuerza" de, este' sistema puede que no se conserve con el tiempo. Como veremos más adelante, la "fuerza" de Leibniz corresponde a una de las formas de magnitud que hoy llamamos "energía". La fuerza viva es la "energía cinética", la fuerza muerta es la "energía potencial", y la suma de ambas es la "energía mecánica"; esta última magnitud muchas veces se conserva.
Consideremos el caso de un péndulo al que se ha mantenido lejos de su posición de reposo. En un momento, su velocidad y por lo tanto su energía cinética son nulas. Su energía inicial es simplemente igual a su energía potencia¡, medida en relación al punto más bajo de su trayectoria. Si ahora dejamos al péndulo solo, adquirirá una energía cinética en detrimento de su energía potencial. Una vez que el péndulo alcanza su altura mínima, su energía potencial inicial ha sido completamente convertida en energía cinética. Cuando el péndulo sigue su curso, su energía potencial crece nuevamente, mientras que su energía cinética disminuye. Una vez que el péndulo alcanza la posición simétrica de su posición inicial, su energía cinética se ha convertido a su vez íntegramente en energía potencial. Las oscilaciones del péndulo se traducen así en una transformación periódica de energía potencial en energía cinética y luego de energía cinética en energía potencial. En ausencia de roce, la energía mecánica del sistema permanecería constante y estas oscilaciones se mantendrían eternamente. Pero el roce transforma poco a poco esta energía mecánica en calor, otra forma de energía, y esta transformación tiene como efecto primero desacelerar y luego detener el péndulo.
El desarrollo de nuevas formulaciones matemáticas de la teoría newtoniana cesó a comienzos del siglo veinte con la aparición de otras teorías más sofisticadas. Sin embargo, esta teoría había significado para el hombre un profundo cambio en su representación del mundo y en su cultura. La mecánica de Newton parece haber logrado lo que nunca nadie se había atrevido a hacer: una teoría matemática que permitía, en principio, dar una descripción completa de todos los fenómenos naturales, por lo menos bajo el aspecto mecánico (y, según Descartes, no hay otros). Por primera vez en la historia, parecía que el espíritu humano podría conocer el mundo como realmente es. En otras palabras, la ciencia exacta, en el sentido que hoy le damos al término, se había revelado posible. Si, como consecuencia, el ideal del conocimiento científico acabado ha decepcionado en cierta época, todavía hoy tenemos la convicción de que la ciencia enuncia verdades sobre el mundo. De este modo, aun cuando no compartimos ya del todo ese sentimiento de victoria definitiva que comunican, podemos entender el entusiasmo que albergan estos dos versos que el poeta Alexander Pope propuso para el epitafio de Newton:
La naturaleza y sus leyes yacían en las tinieblas. Dios dijo, «¡Hágase Newton!", y la Luz se hizo.
Una de las propiedades importantes que fueron puestas en evidencia de esta manera fue la existencia de principios de conservación. La mecánica newtoniana es una teoría del movimiento. En tanto que tal, describe las variaciones de ciertas cantidades la velocidad y la posición en función del tiempo. Sin embargo, una vez que las ecuaciones se expresan bajo la forma adecuada, se observa que a pesar del cambio aparente ciertas magnitudes permanecen invariables en el transcurso del movimiento. Aun antes de la aceptación de la teoría de Newton, Descartes y Leibniz habían sugerido la existencia de tales magnitudes. Descartes lo hizo en la forma de "cantidad de movimiento", que definió como el producto de la cantidad de materia del cuerpo por su velocidad. En mecánica newtoniana, la cantidad de materia no es más que la masa, por lo tanto la cantidad de movimiento de un cuerpo es igual a su masa multiplicada por su velocidad. Leibniz, por su parte, introdujo una magnitud conservada a la que llamó "fuerza " distinta de la fuerza newtoniana, hay que precisar , y que era la suma de dos elementos: por un lado la "fuerza viva" (que hoy tiene una definición algo distinta a la de Leibniz), definida como el semiproducto de la masa por el cuadrado de la velocidad, y por otro lado la "fuerza muerta", igual al producto del peso del cuerpo por su altura.
Los discípulos de uno y otro disputaron mucho tiempo por la verdadera magnitud conservada durante el movimiento: ¿era la "cantidad de movimiento" o la “fuerza"?. Finalmente, la mecánica newtoniana le dio la razón a los dos campos, señalando que tanto la cantidad de movimiento cartesiana como la fuerza leibniziana son magnitudes conservadas.
Según la teoría newtoniana, y en cierto sentido también según las teorías que la reemplazaron, la cantidad de movimiento total de un sistema que no está sometido a una fuerza exterior permanece constante. Por ejemplo, analicemos el movimiento de retroceso de un cañón: antes del tiro, el cañón y el proyectil que contiene están en reposo, por lo cual la cantidad de movimiento del sistema cañón proyectil es nula. Después de la eyección, el proyectil posee cierta velocidad, por ende una cantidad de movimiento no nula, con la misma dirección que el tubo del cañón. Como la cantidad total de movimiento del sistema es nula, ahora el cañón posee una cantidad de movimiento igual a la del proyectil, pero en dirección opuesta. Desde luego, el cañón tiene una masa mucho mayor que la del proyectil, por lo que su velocidad de retroceso será menor que la velocidad del obús.
Magnitud puramente mecánica, intrínsecamente ligada al movimiento de los cuerpos en el espacio, la cantidad de movimiento no se transforma jamás en una magnitud no mecánica. Así, en mecánica newtoniana la conservación de la cantidad de movimiento siempre puede verificarse. Por el contrario, como se descubrió en el siglo diecinueve, la "fuerza" de Leibniz puede adoptar formas no mecánicas. Esto implica que, si sólo consideramos las magnitudes mecánicas de un sistema, la "fuerza" de, este' sistema puede que no se conserve con el tiempo. Como veremos más adelante, la "fuerza" de Leibniz corresponde a una de las formas de magnitud que hoy llamamos "energía". La fuerza viva es la "energía cinética", la fuerza muerta es la "energía potencial", y la suma de ambas es la "energía mecánica"; esta última magnitud muchas veces se conserva.
Consideremos el caso de un péndulo al que se ha mantenido lejos de su posición de reposo. En un momento, su velocidad y por lo tanto su energía cinética son nulas. Su energía inicial es simplemente igual a su energía potencia¡, medida en relación al punto más bajo de su trayectoria. Si ahora dejamos al péndulo solo, adquirirá una energía cinética en detrimento de su energía potencial. Una vez que el péndulo alcanza su altura mínima, su energía potencial inicial ha sido completamente convertida en energía cinética. Cuando el péndulo sigue su curso, su energía potencial crece nuevamente, mientras que su energía cinética disminuye. Una vez que el péndulo alcanza la posición simétrica de su posición inicial, su energía cinética se ha convertido a su vez íntegramente en energía potencial. Las oscilaciones del péndulo se traducen así en una transformación periódica de energía potencial en energía cinética y luego de energía cinética en energía potencial. En ausencia de roce, la energía mecánica del sistema permanecería constante y estas oscilaciones se mantendrían eternamente. Pero el roce transforma poco a poco esta energía mecánica en calor, otra forma de energía, y esta transformación tiene como efecto primero desacelerar y luego detener el péndulo.
El desarrollo de nuevas formulaciones matemáticas de la teoría newtoniana cesó a comienzos del siglo veinte con la aparición de otras teorías más sofisticadas. Sin embargo, esta teoría había significado para el hombre un profundo cambio en su representación del mundo y en su cultura. La mecánica de Newton parece haber logrado lo que nunca nadie se había atrevido a hacer: una teoría matemática que permitía, en principio, dar una descripción completa de todos los fenómenos naturales, por lo menos bajo el aspecto mecánico (y, según Descartes, no hay otros). Por primera vez en la historia, parecía que el espíritu humano podría conocer el mundo como realmente es. En otras palabras, la ciencia exacta, en el sentido que hoy le damos al término, se había revelado posible. Si, como consecuencia, el ideal del conocimiento científico acabado ha decepcionado en cierta época, todavía hoy tenemos la convicción de que la ciencia enuncia verdades sobre el mundo. De este modo, aun cuando no compartimos ya del todo ese sentimiento de victoria definitiva que comunican, podemos entender el entusiasmo que albergan estos dos versos que el poeta Alexander Pope propuso para el epitafio de Newton:
La naturaleza y sus leyes yacían en las tinieblas. Dios dijo, «¡Hágase Newton!", y la Luz se hizo.
Ciencia Vudú
Si resulta difícil para los especialistas detectar la falta de honradez de uno de los suyos, ¿cómo pueden los no especialistas separar, en un mundo en el que los avances científicos son tantos que la gente espera milagros, lo verdadero de lo falso, lo que explica cómo funciona el mundo de las tonterías fraudulentas presentadas como ciencia? Robert Parks, científico y escritor, ha identificado siete características de lo que denomina ciencia vudú que inducen a la desconfianza: - En los medios de comunicación Hay que desconfiar de los supuestos descubrimientos que se presentan directamente a los medios de comunicación sin pasar antes por el escrutinio de los colegas científicos. 'Los intentos de saltarse la evaluación científica rigurosa yendo directamente a los medios sugiere un deseo de obtener un beneficio rápido antes de que puedan ser expuestos los defectos del trabajo realizado', escribe Parks. Ejemplo paradigmático: la fusión fría de Pons y Fleischman. - La teoría de la conspiración Los descubrimientos revolucionarios que pueden cambiar el equilibrio de riqueza e influencia en la sociedad se supone que amenazan grandes intereses y que éstos intentan frenarlos por todos los medios, afirman sus autores. - En el límite Cuando un efecto está siempre en el límite de la capacidad de detección de los instrumentos utilizados es el momento de desconfiar. Si no se puede superar este límite, lo más probable es que el efecto no sea real. - Evidencia anecdótica Los científicos han aprendido a desconfiar de las pruebas anecdóticas, que sin embargo tienen un gran impacto emocional. Estas pruebas son del tipo: 'Yo conozco una persona a la que le fue bien el brazalete magnético X' y constituyen la base de las supersticiones. - Antigüedad Algo en lo que se ha creído durante mucho tiempo adquiere una pátina de respetabilidad aunque no tenga ninguna justificación científica. Es el caso de muchos aspectos de la medicina china. - Aislamiento La mayor parte de los descubrimientos se basan en el trabajo anterior de otros científicos con los que existe una comunicación fluida. Es muy difícil encontrar ejemplos reales del sabio aislado que hace un descubrimiento revolucionario, por lo que hay que desconfiar de los que, sin ser profesionales, enmiendan la plana a Einstein. - Nuevas leyes de la naturaleza. A cualquiera que necesite nuevas leyes de la naturaleza o cambiar las actuales conocidas para explicar sus observaciones se le deben pedir pruebas extraordinarias de lo que está diciendo.
¿Qué es la ciencia?
¿Qué es la ciencia? - Richard Feynman
El tema de esta charla, qué es la ciencia, no lo escogí yo, sino el profesor DeRose, a quien agradezco la oportunidad de reunirme con ustedes, profesores de ciencias. Por dos razones quiero comenzar esta charla aclarando que no es lo mismo hablar de "qué es la ciencia", que de "cómo enseñar la ciencia". Primero, porque por la forma como dictaré la conferencia podría interpretarse que estoy tratando de decirles cómo enseñarla, y ese no es mi propósito. No sé nada de niños. He llegado a concluirlo porque tengo un hijo. Segundo, creo que en la mayoría de ustedes existe un sentimiento de desconfianza en sí mismos, alimentado por tantas conferencias de tantos expertos en este campo, los cuales les han insinuado de muchas maneras que las cosas no andan muy bien, que se debe enseñar mejor. Y no quiero inmiscuirme en un sistema que, de hecho, me parece que funciona bastante bien.
¿Qué es la ciencia? Indudablemente ustedes lo saben puesto que la enseñan. Si alguien no lo sabe, la guía del profesor de cualquier texto escolar ofrece una completa discusión sobre el asunto. Pero la ciencia no es lo que han dicho los filósofos y con toda seguridad, tampoco lo que dicen las guías del profesor. ¿Qué es? Ese fue el problema que me planteé cuando decidí dictar esta charla y al hacerlo recordé aquella fábula que dice:
“Caminaba alegre un ciempiés
Cuando un sapito le preguntó:
¿Cuál pie tu pones primero
y cuál colocas después?
Preguntándose el ciempiés
¿cómo hago yo al caminar?
Se le trabaron sus pies
Y a un hueco vino a parar.”
Durante toda mi vida he hecho ciencia y sé lo que es, pero me siento incapaz de decirlo; no sé cuál pie pongo primero y cuál después. Me preocupa además que, en analogía con el poema, luego de esta charla no pueda ya emprender investigación alguna. Debido a las dificultades que caracterizan el tema y a mi aversión por las exposiciones filosóficas, presentaré una conferencia especial: les contaré cómo aprendí lo que es la ciencia. Es un poco infantil, pues lo aprendí siendo niño y ha estado en mi sangre desde muy temprano; les contaré cómo fue, pero recalco, no pretendo decirles cómo enseñarla. Sólo quiero decirles qué es contándoles cómo lo aprendí yo. Lo debo a mi padre. Me cuentan que cuando yo estaba por nacer decía: "Si es niño, será científico" ¿Cómo lo logró, si jamás me dijo que debería serlo?. El no lo era, era un comerciante que leía sobre la ciencia y la amaba.
Cuando yo era aún muy pequeño mi padre solía jugar conmigo luego de comer. Un día trajo de alguna parte una gran cantidad de baldosines rectangulares. Los paramos verticalmente uno a continuación de otro; luego yo empujaba el último y observaba cómo caían todos. Hasta ahí todo iba muy bien. Más tarde se complicó el juego. Los baldosines eran de diferentes colores y yo debía colocar uno blanco, dos azules, uno blanco, dos azules, etc. Aunque quisiera colocar uno azul, debía colocar uno blanco si tocaba. Se ve claramente la ingeniosidad del proceso: agradar primero y luego involucrar suavemente actividades con contenido educativo. Mi madre cayó en cuenta de la intención del juego y anotó "Mel, deja al pobre chico colocar el azul si es eso lo que quiere". Mi padre contestó: "No, yo quiero que descubra las configuraciones, es lo único que se le puede enseñar de matemáticas a este nivel". Si esta conferencia fuese sobre qué es la matemática, ya tendríamos una respuesta: la matemática es la búsqueda de configuraciones.
Quiero señalar otra evidencia de que la matemática es sólo configuraciones. Cuando estuve en la universidad me fascinaba el conglomerado estudiantil. Parecía una mezcla diluida de algunas personas sensibles y una gran masa de personas atolondradas que estudiaban economía doméstica y cosas por el estilo, a la cual pertenecía gran cantidad de chicas. Me sentaba en la cafetería y procuraba enterarme furtivamente de sus conversaciones, tratando de identificar si comentaban algo inteligente. Ya podrán imaginarse mi sorpresa cuando descubrí algo que me pareció tremendo.
Escuché la conversación de dos chicas. Una explicaba que para conseguir una línea recta, por cada unidad que se suba debe avanzarse hacia la derecha cierta cantidad determinada. Este es un principio fundamental de geometría analítica; fue sorprendente, jamás había pensado que la mente femenina pudiese comprender geometría analítica. Y la chica añadía: "Suponte que otra línea se acerca a la primera y que deseamos preveer dónde se intersectarán. Supongamos que una avanza dos a la derecha por cada unidad que sube y que la otra avanza tres por cada unidad que sube; si inicialmente están separadas veinte...", etc. Era increíble, preveía correctamente el sitio de la intersección. Más tarde me dí cuenta que le estaba explicando a su amiga cómo tejer medias.
Volvamos a mis experiencias como joven matemático. Cuando mi padre me contó que la razón de la circunferencia a su diámetro es una constante independiente del tamaño del círculo, experimenté una sensación difícil de describir quizás, porque no era muy obvio para mi. Ese cociente era una propiedad extraordinaria, el maravilloso número pi. Existía un misterio en torno a este número que en aquel entonces no comprendí muy bien, que lo hacía interesante y que me llevaba a buscarlo por todas partes. Lo menciono para ilustrar una motivación. Lo importante para mí no era el número, sino la idea de que existía un misterio, algo maravilloso relacionado con él. Mucho después cuando experimentaba en el laboratorio -bueno era un laboratorio en mi casa, así que no experimentaba sino jugaba, construyendo radios y otros cacharros- fui descubriendo en los libros y manuales que existían fórmulas en electricidad para relacionar, por ejemplo, la corriente y la resistencia. Encontré un día la fórmula para la frecuencia de un circuito resonante.
Allí aparecía pi, pero ¿dónde estaba el círculo? Ustedes ríen, pero para mí el asunto era muy serio: pi es algo relacionado con círculos y aquí aparece en un circuito eléctrico. ¿Dónde estaba el círculo? ¿Será que lo que se están riendo saben de dónde sale este pi?. Me enamoré tanto del asunto, pensaba tanto en él que opté por investigarlo. Así caí en cuenta de que las bobinas son, circulares. Medio año después encontré que en las expresiones de la inductancia para bobinas cuadradas también aparecía pi, luego no resultaba de las bobinas circulares. Hoy entiendo mejor el asunto: sin embargo, en el fondo aún no sé muy bien dónde está el círculo y de dónde viene ese pi.
Aún era muy pequeño, no sé cuánto, cuando halaba un carrito con una esferita dentro; de pronto noté algo que corrí a decir a mi padre: "Cuando halo el carrito la bola corre hacia atrás, cuando corro con el carrito y paro, la bola corre hacia delante, ¿por qué?" ¿Qué contestarían ustedes? Mi padre me dijo: "Eso nadie lo sabe", y añadió: "Es sin embargo general y sucede siempre y a todas las cosas. Lo que se esté moviendo tiende a seguir en movimiento. Si la cosa está quieta, tiende a seguir así. Si miras con atención observarás que la bola no se mueve hacia atrás con respecto al piso, sino hacia delante, pero no tan rápido como el carrito, de manera que su parte trasera choca con ella. Para la bola es difícil iniciar el movimiento. A tal principio se le denomina inercia". Fui enseguida a comprobar lo que me había dicho. Mi padre estaba estableciendo la diferencia entre lo que sabemos de las cosas y los nombres que damos a ellas.
Respecto de los nombres y las palabras voy a contarles otra anécdota. Como vivíamos en Nueva York, en vacaciones íbamos a las montañas Catskill. Los pobres maridos tenían que trabajar, pero regresaban a pasar los fines de semana con su familia. Frecuentemente, entonces, mi padre me llevaba al bosque para aprender cosas sobre la naturaleza. Mis amigos también querían ir pero mi padre se negaba a llevarlos aduciendo que yo era más avanzado. No estoy tratando de decirles cómo enseñar, porque lo que mi padre hacía, lo hacía con un único alumno: si hubiese tenido una clase con más de uno seguramente no hubiese podido hacerlo.
Así pues, en nuestras caminatas por el bosque íbamos solos, pero en razón del gran poder de convicción de las madres, los otros padres tuvieron que llevar a sus chicos al bosque y así fue como un domingo todos fuimos a la caminata. Al día siguiente, lunes, cuando jugábamos un muchacho me dijo: "¿Sabes el nombre de ese pájaro que está sobre el trigo?". Yo le dije: "no tengo la más mínima idea"; entonces me respondió "es un tordo de garganta carmelita, no es mucha la ciencia que te enseña tu padre".
Reí para mis adentros, entendía que reconocer el nombre no es saber mucho del pájaro. Mi padre ya me había dicho: "Mira ese pájaro, es un tordo carmelita; en Alemania lo llaman halzenflugel y en China chung ling, y aún cuando sepas todos estos nombres no sabes nada del animal, sólo sabes algo sobre la gente que lo llama así". Hay una gran diferencia entre lo que son las cosas y su nombre.
Aunque interrumpa el relato, voy a decir un par de cosas sobre las palabras y las definiciones. Aunque no son ciencia, deben aprenderse. No estamos hablando sobre qué se debe enseñar sino sobre qué es la ciencia. Convertir pulgadas a centímetros no es ciencia, pero es necesario saberlo. De la misma manera, no es arte saber que un lápiz 3 B es más suave que uno 2 H, pero el profesor de arte debe enseñarlo y un artista debe saberlo (o descubrirlo a su debido tiempo, una vía científica que seguramente no utiliza el profesor de arte). Las palabras son importantes para comunicarnos y se deben enseñar, pero es muy importante saber cuándo estamos enseñando herramientas para la ciencia, como las palabras, y cuándo estamos enseñando ciencia.
Para aclarar más aún mi punto de vista voy a criticar un libro de ciencias que, desgraciadamente, no es una excepción ya que en otros se encuentran situaciones igualmente criticables. Un libro de primero de primaria comienza la primera lección de una manera desafortunada para enseñar ciencia, que da una idea errónea de lo que ella es. Ilustra un perrito de juguete de cuerda, luego una mano que lo acciona y finalmente al perrito en movimiento. Bajo la última figura se pregunta: "¿Qué lo hace mover?". Luego aparece la foto de un perro verdadero y la misma pregunta, y así mismo después con una lancha de motor, etc. En un principio creí que la idea era que la ciencia tiene aspectos físicos, biológicos y químicos, pero no era esto. La respuesta que aparece en la "guía" del maestro es "la energía lo hace mover".
El concepto de energía es muy sutil y de difícil comprensión. Es decir, no es fácil entender la energía lo suficientemente bien como para utilizar el concepto en forma tan correcta que se pueda deducir algo a partir de él; escapa a nivel de primero de primaria. Esto es equivalente a decirle al niño cosas como "Dios lo hace mover" o "el espíritu lo hace mover", o "la movilidad lo hace mover"; más aún, se podría decir igualmente "la energía lo hace parar".
Veamos otro aspecto. Si se trata de definir energía, el asunto puede invertirse; podemos decir que si algo se mueve posee energía, pero no que lo que lo hace mover es la energía; es una diferencia tan sutil como en aquel enunciado de la inercia. Quizás se puede aclarar más de la siguiente manera: si se pregunta a un niño qué hace que el perro de cuerda se mueva, debe pensarse en lo que respondería una persona común y corriente; podría ser: "el resorte enrollado trata de desenrrollarse, con lo cual acciona el mecanismo". ¡Qué buena forma de iniciar un curso de ciencia! Desbaratemos el juguete, veamos cómo funciona, observemos el mecanismo, los engranajes, la forma como fue armado, la ingeniosidad de los que diseñan estos y otros juguetes; esto sería excelente. Pero la respuesta del texto es desafortunada pues pretende enseñar una definición y no enseña nada. Supóngase que un estudiante dijera: "yo no creo que sea la energía lo que lo hace mover". ¿Hacia dónde se orientaría la discusión después de esta respuesta?.
Lo que considero grave es que en la primera lección se enseñe una fórmula mística para responder preguntas. El libro trae otras semejantes: "la gravedad lo hace caer", "la suela de los zapatos se gasta por la fricción". Decir simplemente que es por la fricción es triste, eso no es ciencia. Algunas veces mi padre utilizó en sus conversaciones el término energía pero sólo después de que yo tenía alguna idea acerca de ésta. Lo que él hubiera hecho con el perrito de juguete para dar la misma lección, habría sido decir: "Se mueve porque el sol brilla". Yo hubiese respondido: "No. ¿Qué tiene que ver en esto el brillo del sol? Se mueve porque yo he enrollado el resorte". "Muy bien, pero ¿por qué has podido moverte para enrollar la cuerda?".
“Me alimento.
Bien. ¿Qué comes?
Plantas.
Y ¿cómo crecen las plantas?
Pues porque el sol brilla”.
Lo mismo sucede con el perro y con la gasolina, en la cual la energía de sol es capturada por las plantas y preservada en la tierra. Muchos otros ejemplos terminan con el sol y vemos cómo la misma idea que el texto trata de enseñar se puede exponer en forma motivante: todas las cosas que vemos se mueven, lo hacen porque el sol está brillando. Así se explica entonces la relación de una fuente de energía con otra. Puede que el niño lo niegue y diga: "yo no creo que sea porque el sol brilla". Se iniciaría entonces una discusión, esta es la diferencia, después podría retarlo con las mareas y con lo que hace que la tierra gire, y nuevamente tendríamos algo misterioso que afrontar. Esto es sólo un ejemplo de la diferencia entre las definiciones (que son necesarias) y la ciencia. La única objeción en este caso particular es que se trataba de la primera lección; lo que es la energía debe ser tema posterior y no la respuesta a una pregunta tan simple como qué hace que el perro se mueva. A un niño debe respondérsele como niño que es: ¡"ábrelo y mira dentro!.
Durante aquellas caminatas por los bosques aprendí muchas cosas. En vez de enseñarme los nombres de los pájaros mi padre me decía por ejemplo: "Mira, observa que el pájaro siempre pica sus plumas, las pica mucho, ¿qué crees que está picando en ellas?" Contesté que quizás estaban despeinadas y las trataba de peinar. Me dijo: "Bien, cuándo y por qué se despeinarán las plumas?". "Cuando vuela, cuando camina no lo creo, se despeinarán mientras vuela". A esto me dijo: "Supones entonces que las picarán más cuando acaba de aterrizar que cuando ya lleva un buen tiempo caminando por ahí. Bien, entonces observa". Y observamos, concluyendo que picaba sus plumas con igual frecuencia, sea que acabase de aterrizar o que ya hubiese caminado por un buen tiempo. Así pues mi suposición era errónea y como no pude aproximarme a la razón de la conducta de los pájaros mi padre me lo explicó. "Lo que pasa es que los pájaros tienen piojos, en sus plumas de forman unas lanillas que son alimento para los piojos, y a su vez en las articulaciones de las extremidades de los piojos se secreta una cera de la que se alimenta un ácaro que vive allí mismo. Estos ácaros tienen tanta comida que no logran digerirla completamente y es por esto que de su parte posterior sale un líquido muy rico en azúcar en el cual vive una pequeña criatura la cual...".
La información no es correcta, pero el espíritu de ella si. En primer lugar aprendí algo sobre parasitismo: el uno vive del otro, otros de aquellos, etc.; además, que donde exista una fuente de algo que pueda ingerirse para mantener la vida, alguna forma de vida la utilizará y que cualquier excedente será aprovechado por otro ser. Lo importante de todo esto es que aun cuando yo no fuese capaz de llegar a la conclusión, las observaciones se convertían en una vivencia extraordinaria con un resultado maravilloso. Sí, realmente era maravilloso. Creo que es muy importante si se quiere enseñar a alguien a observar -por lo menos lo que fue para mí- que de la observación pueden resultar cosas maravillosas. Aprendí entonces en qué consistía la ciencia. Se necesitaba paciencia. Si se observa, si se pone mucha atención, casi siempre se logran recompensas fabulosas. Como resultado, siendo ya un hombre maduro trabajé con dedicación en algunos problemas, hora a hora, a veces durante años, a veces por períodos cortos. Hubo muchas equivocaciones, muchas cosas fueron a parar al cesto de la basura, pero de vez en cuando aparecía una perla, una nueva comprensión; esto era algo que me había acostumbrado a esperar de las observaciones desde cuando era un niño. Y esto, porque se me enseñó que las observaciones valían la pena.
Aprendimos muchas otras cosas en el bosque. Veíamos las regularidades, conversábamos sobre distintos temas: el crecimiento de las plantas, cómo buscan los árboles la luz tratando de ir lo más alto posible y cómo consiguen llevar agua hasta las alturas de 10 ó 12 metros, cómo las plantas que crecen muy poco aprovechan los escasos rayos de luz que les llegan, etc. Un día, luego de ver todas estas cosas, regresamos al bosque y mi padre me dijo: "Hasta el momento sólo hemos visto la mitad del bosque, exactamente la mitad". "¿Cómo así?" pregunté. Y me dijo "Hemos observado cómo crecen las cosas, pero por cada ejemplo de crecimiento, existe otro de decaimiento (muerte); de no ser así, la materia se acabaría. Si los árboles luego de consumir todo lo existente de aire y de tierra no devolvieran al suelo o al ambiente lo que han tomado, no quedaría nada disponible para que otras cosas pudieran crecer. De cada "poquito" de crecimiento debe existir una cantidad exactamente igual de decaimiento".
Después siguieron muchas caminatas por el bosque; rompimos troncos viejos, vimos insectos y observamos el crecimiento de los hongos. Mi padre no pudo mostrarme las bacterias, pero sí observamos sus efectos sobre algunas cosas. Contemple el bosque como un proceso constante de intercambio de materia. En ocasiones las charlas comenzaban de una manera bien extraña: "Supongamos que llegara un marciano a la Tierra". Un punto de vista interesante para analizar el mundo. Una vez cuando yo jugaba con mis trenes eléctricos me contó que muy lejos una rueda enorme giraba en una caída de agua. De la rueda salen miles de hilos de cobre que se extienden en todas las direcciones. Y al final de ellos otras ruedas pequeñas, como la de mi tren, daban vueltas cuando la rueda grande giraba. Y no había partes móviles que conectaran la rueda grande con las pequeñas, solamente hierro y cobre. ¡Este era el mundo maravilloso que mi padre me describía!.
Podríamos preguntarnos ¿qué obtuvo mi padre de todo esto? Bien, fui a la universidad, luego estudié en Princeton y cuando regresé a casa me dijo: "Yo siempre he querido que me expliquen algo que nunca he entendido: tú has recibido educación científica y creo que podrás hacerlo". Asentí, y me dijo: "Según entiendo, un átomo emite luz cuando pasa de un estado excitado a uno de menor energía", y comenté "eso es correcto". El continuó: "La luz es una clase de partícula llamada fotón, creo. Así pues, del átomo sale un fotón cuando pasa de un estado excitado a uno de menor energía y por consiguiente el fotón se debe encontrar en el átomo excitado". "Bueno, no", respondí. "¿Cómo se puede entender entonces que salga un fotón de allí si no estaba?". Reflexioné unos minutos y dije "Lo siento, no lo sé, no puedo explicártelo". Fue decepcionante para él, había pasado muchos años tratando de enseñarme cosas y los resultados eran muy pobres.
Pienso que podría definir la ciencia más o menos así: la evolución en este planeta llegó a una etapa en la cual aparecieron animales inteligentes, no me refiero solo a los seres humanos, sino también a animales que juegan y pueden aprender cosas a partir de la experiencia, como los gatos. En esta etapa sin embargo, cada animal aprendería de su experiencia propia. Un desarrollo gradual condujo a que alguna especie pudiese aprender más rápidamente; aún más, que aprendiese de las experiencias de otros, bien sea observándolos o porque otro le enseñase. Se presentó entonces la posibilidad de que todos aprendiesen, pero que debido a una transmisión ineficiente una generación muriera antes de lograr transmitir a la siguiente que lo aprendió. Y entonces apareció la siguiente cuestión: ¿Será posible aprender más rápidamente lo que alguien aprendió por accidente antes de que se olvide, por mala memoria o por la muerte del aprendiz o de los inventores?. Quizás llegó entonces una época en la cual, para alguna especie se aumentó la rapidez del aprendizaje en tal medida que sucedió algo completamente nuevo: lo que un animal individual lograba aprender se pasaba a otro y a otro, con una rapidez tal, que la raza en su conjunto no perdía lo aprendido. Se dio entonces la posibilidad de acumulación del conocimiento. Se trata de un enlazamiento temporal. No sé quién lo llamó así por primera vez, el caso es que aquí estoy ante un conjunto de estos individuos que mientras están sentados, tratan de enlazar experiencias aprendiendo entre sí unos de otros.
El que la raza tuviese memoria, el que existiese una acumulación de conocimientos transmisibles de una generación a otra era un fenómeno nuevo en el mundo. Pero esta situación implicaba un peligro. Así como era posible trasmitir ideas provechosas para la raza también se podían transmitir ideas que no lo eran. Vino entonces una época en la que, a pesar de ser muy lenta la acumulación no era siempre de cosas útiles y prácticas, sino de todo tipo de prejuicios y de creencias absurdas y extrañas. Finalmente se descubrió una forma de evitar este mal. Dudar de la veracidad de lo que nos es trasmitido del pasado y tratar de determinar ab initio nuevamente esas situaciones a partir de la experiencia, en vez de admitir las experiencias del pasado tal como nos llegan. Esto es la ciencia, es el resultado de descubrir que es valioso volver a comprobar lo logrado mediante las experiencias pasadas de la raza. Así lo veo y es mi mejor definición.
Otra cualidad de la ciencia es que nos enseña el valor del pensamiento racional y la importancia de la libertad de pensamiento. Son resultados positivos que provienen de poner en duda la veracidad absoluta de las lecciones. Debemos distinguir, especialmente al enseñar, la ciencia de las formas y procedimientos que se utilizan a veces para desarrollarla. Es muy fácil decir "escribimos, experimentamos, observamos y hacemos esto y lo otro". Estos se puede copiar exactamente. Sin embargo, grandes religiones han desaparecido por contentarse con la forma olvidando el contenido real de las enseñanzas de los maestros. De la misma manera, es posible seguir la forma y llamarla ciencia, pero eso es pseudo ciencia. Estamos padeciendo una especie de tiranía en algunas instituciones que han caído bajo la influencia de consejeros pseudocientíficos. Tenemos hoy en día muchos estudios sobre la enseñanza en los cuales se detallan observaciones, se hacen listas, estadísticas y cosas por el estilo. Pero no por eso estos estudios constituyen ciencia establecida, conocimiento establecido. Son solamente formas imitativas de la ciencia. El resultado de esta imitación pseudocientífica es producir expertos. Tal vez los maestros aquí presentes que enseñan en el nivel elemental dudan de vez en cuando de los expertos. La ciencia enseña que se debe dudar de los expertos. Podríamos definirla de esta manera: la ciencia es el convencimiento de la ignorancia de los expertos.
Cuando alguien afirma que "la ciencia nos enseña esto y lo otro", está utilizando la palabra incorrectamente. La ciencia no nos enseña nada, nos enseña la experiencia. Si dicen "la ciencia ha mostrado que..." hay que preguntar: "¿Cómo lo mostró? ¿Cómo lo encontró la ciencia? ¿Cómo? ¿Qué? ¿Dónde?". En vez de la ciencia ¿no será "este experimento, este efecto muestra que...? " Y cualquiera de ustedes, todos ustedes tienen derecho como cualquier otro a juzgar si se ha llegado a conclusiones razonables a partir de la evidencia (eso sí, hay que ser pacientes y escuchar todas las evidencias). En un campo tan complicado que la verdadera ciencia no ha llegado aún a nada debemos dejarnos guiar por la sabiduría tradicional, por una especie de decisión de "echar para adelante". Quiero darle confianza al maestro de la base, decirle que debe confiar en sí mismo, en su sentido común y en su inteligencia. Los expertos que lo están dirigiendo pueden estar equivocados. Creo que estoy arruinando el sistema y que los próximos estudiantes que lleguen a la universidad posiblemente ya no serán tan buenos. Pienso que vivimos en una edad acientífica en la cual casi todo lo que ofrecen las comunicaciones, la televisión, las palabras y los libros, es acientífico. Y, como consecuencia, existe una increíble dosis de tiranía en nombre de la ciencia.
Finalmente, respecto al enlazamiento temporal debo decir que un hombre no puede vivir más allá de la tumba. Cada generación debe transmitir los descubrimientos que logra a partir de su experiencia, pero debe transmitirlos buscando un equilibrio sutil de respeto e irrespeto, de manera que no descargue sus errores en forma demasiado inflexible sobre la juventud, sino que permita la transmisión de la sabiduría acumulada y además la sabiduría que reconoce que lo transmitido podría no ser muy sabio. Es necesario enseñar a aceptar ya rechazar lo pasado en una especie de equilibrio, con una gran habilidad. Solamente la ciencia conlleva en si misma la enseñanza del peligro que reside en creer en la infalibilidad de los grandes maestros de las generaciones anteriores.
El tema de esta charla, qué es la ciencia, no lo escogí yo, sino el profesor DeRose, a quien agradezco la oportunidad de reunirme con ustedes, profesores de ciencias. Por dos razones quiero comenzar esta charla aclarando que no es lo mismo hablar de "qué es la ciencia", que de "cómo enseñar la ciencia". Primero, porque por la forma como dictaré la conferencia podría interpretarse que estoy tratando de decirles cómo enseñarla, y ese no es mi propósito. No sé nada de niños. He llegado a concluirlo porque tengo un hijo. Segundo, creo que en la mayoría de ustedes existe un sentimiento de desconfianza en sí mismos, alimentado por tantas conferencias de tantos expertos en este campo, los cuales les han insinuado de muchas maneras que las cosas no andan muy bien, que se debe enseñar mejor. Y no quiero inmiscuirme en un sistema que, de hecho, me parece que funciona bastante bien.
¿Qué es la ciencia? Indudablemente ustedes lo saben puesto que la enseñan. Si alguien no lo sabe, la guía del profesor de cualquier texto escolar ofrece una completa discusión sobre el asunto. Pero la ciencia no es lo que han dicho los filósofos y con toda seguridad, tampoco lo que dicen las guías del profesor. ¿Qué es? Ese fue el problema que me planteé cuando decidí dictar esta charla y al hacerlo recordé aquella fábula que dice:
“Caminaba alegre un ciempiés
Cuando un sapito le preguntó:
¿Cuál pie tu pones primero
y cuál colocas después?
Preguntándose el ciempiés
¿cómo hago yo al caminar?
Se le trabaron sus pies
Y a un hueco vino a parar.”
Durante toda mi vida he hecho ciencia y sé lo que es, pero me siento incapaz de decirlo; no sé cuál pie pongo primero y cuál después. Me preocupa además que, en analogía con el poema, luego de esta charla no pueda ya emprender investigación alguna. Debido a las dificultades que caracterizan el tema y a mi aversión por las exposiciones filosóficas, presentaré una conferencia especial: les contaré cómo aprendí lo que es la ciencia. Es un poco infantil, pues lo aprendí siendo niño y ha estado en mi sangre desde muy temprano; les contaré cómo fue, pero recalco, no pretendo decirles cómo enseñarla. Sólo quiero decirles qué es contándoles cómo lo aprendí yo. Lo debo a mi padre. Me cuentan que cuando yo estaba por nacer decía: "Si es niño, será científico" ¿Cómo lo logró, si jamás me dijo que debería serlo?. El no lo era, era un comerciante que leía sobre la ciencia y la amaba.
Cuando yo era aún muy pequeño mi padre solía jugar conmigo luego de comer. Un día trajo de alguna parte una gran cantidad de baldosines rectangulares. Los paramos verticalmente uno a continuación de otro; luego yo empujaba el último y observaba cómo caían todos. Hasta ahí todo iba muy bien. Más tarde se complicó el juego. Los baldosines eran de diferentes colores y yo debía colocar uno blanco, dos azules, uno blanco, dos azules, etc. Aunque quisiera colocar uno azul, debía colocar uno blanco si tocaba. Se ve claramente la ingeniosidad del proceso: agradar primero y luego involucrar suavemente actividades con contenido educativo. Mi madre cayó en cuenta de la intención del juego y anotó "Mel, deja al pobre chico colocar el azul si es eso lo que quiere". Mi padre contestó: "No, yo quiero que descubra las configuraciones, es lo único que se le puede enseñar de matemáticas a este nivel". Si esta conferencia fuese sobre qué es la matemática, ya tendríamos una respuesta: la matemática es la búsqueda de configuraciones.
Quiero señalar otra evidencia de que la matemática es sólo configuraciones. Cuando estuve en la universidad me fascinaba el conglomerado estudiantil. Parecía una mezcla diluida de algunas personas sensibles y una gran masa de personas atolondradas que estudiaban economía doméstica y cosas por el estilo, a la cual pertenecía gran cantidad de chicas. Me sentaba en la cafetería y procuraba enterarme furtivamente de sus conversaciones, tratando de identificar si comentaban algo inteligente. Ya podrán imaginarse mi sorpresa cuando descubrí algo que me pareció tremendo.
Escuché la conversación de dos chicas. Una explicaba que para conseguir una línea recta, por cada unidad que se suba debe avanzarse hacia la derecha cierta cantidad determinada. Este es un principio fundamental de geometría analítica; fue sorprendente, jamás había pensado que la mente femenina pudiese comprender geometría analítica. Y la chica añadía: "Suponte que otra línea se acerca a la primera y que deseamos preveer dónde se intersectarán. Supongamos que una avanza dos a la derecha por cada unidad que sube y que la otra avanza tres por cada unidad que sube; si inicialmente están separadas veinte...", etc. Era increíble, preveía correctamente el sitio de la intersección. Más tarde me dí cuenta que le estaba explicando a su amiga cómo tejer medias.
Volvamos a mis experiencias como joven matemático. Cuando mi padre me contó que la razón de la circunferencia a su diámetro es una constante independiente del tamaño del círculo, experimenté una sensación difícil de describir quizás, porque no era muy obvio para mi. Ese cociente era una propiedad extraordinaria, el maravilloso número pi. Existía un misterio en torno a este número que en aquel entonces no comprendí muy bien, que lo hacía interesante y que me llevaba a buscarlo por todas partes. Lo menciono para ilustrar una motivación. Lo importante para mí no era el número, sino la idea de que existía un misterio, algo maravilloso relacionado con él. Mucho después cuando experimentaba en el laboratorio -bueno era un laboratorio en mi casa, así que no experimentaba sino jugaba, construyendo radios y otros cacharros- fui descubriendo en los libros y manuales que existían fórmulas en electricidad para relacionar, por ejemplo, la corriente y la resistencia. Encontré un día la fórmula para la frecuencia de un circuito resonante.
Allí aparecía pi, pero ¿dónde estaba el círculo? Ustedes ríen, pero para mí el asunto era muy serio: pi es algo relacionado con círculos y aquí aparece en un circuito eléctrico. ¿Dónde estaba el círculo? ¿Será que lo que se están riendo saben de dónde sale este pi?. Me enamoré tanto del asunto, pensaba tanto en él que opté por investigarlo. Así caí en cuenta de que las bobinas son, circulares. Medio año después encontré que en las expresiones de la inductancia para bobinas cuadradas también aparecía pi, luego no resultaba de las bobinas circulares. Hoy entiendo mejor el asunto: sin embargo, en el fondo aún no sé muy bien dónde está el círculo y de dónde viene ese pi.
Aún era muy pequeño, no sé cuánto, cuando halaba un carrito con una esferita dentro; de pronto noté algo que corrí a decir a mi padre: "Cuando halo el carrito la bola corre hacia atrás, cuando corro con el carrito y paro, la bola corre hacia delante, ¿por qué?" ¿Qué contestarían ustedes? Mi padre me dijo: "Eso nadie lo sabe", y añadió: "Es sin embargo general y sucede siempre y a todas las cosas. Lo que se esté moviendo tiende a seguir en movimiento. Si la cosa está quieta, tiende a seguir así. Si miras con atención observarás que la bola no se mueve hacia atrás con respecto al piso, sino hacia delante, pero no tan rápido como el carrito, de manera que su parte trasera choca con ella. Para la bola es difícil iniciar el movimiento. A tal principio se le denomina inercia". Fui enseguida a comprobar lo que me había dicho. Mi padre estaba estableciendo la diferencia entre lo que sabemos de las cosas y los nombres que damos a ellas.
Respecto de los nombres y las palabras voy a contarles otra anécdota. Como vivíamos en Nueva York, en vacaciones íbamos a las montañas Catskill. Los pobres maridos tenían que trabajar, pero regresaban a pasar los fines de semana con su familia. Frecuentemente, entonces, mi padre me llevaba al bosque para aprender cosas sobre la naturaleza. Mis amigos también querían ir pero mi padre se negaba a llevarlos aduciendo que yo era más avanzado. No estoy tratando de decirles cómo enseñar, porque lo que mi padre hacía, lo hacía con un único alumno: si hubiese tenido una clase con más de uno seguramente no hubiese podido hacerlo.
Así pues, en nuestras caminatas por el bosque íbamos solos, pero en razón del gran poder de convicción de las madres, los otros padres tuvieron que llevar a sus chicos al bosque y así fue como un domingo todos fuimos a la caminata. Al día siguiente, lunes, cuando jugábamos un muchacho me dijo: "¿Sabes el nombre de ese pájaro que está sobre el trigo?". Yo le dije: "no tengo la más mínima idea"; entonces me respondió "es un tordo de garganta carmelita, no es mucha la ciencia que te enseña tu padre".
Reí para mis adentros, entendía que reconocer el nombre no es saber mucho del pájaro. Mi padre ya me había dicho: "Mira ese pájaro, es un tordo carmelita; en Alemania lo llaman halzenflugel y en China chung ling, y aún cuando sepas todos estos nombres no sabes nada del animal, sólo sabes algo sobre la gente que lo llama así". Hay una gran diferencia entre lo que son las cosas y su nombre.
Aunque interrumpa el relato, voy a decir un par de cosas sobre las palabras y las definiciones. Aunque no son ciencia, deben aprenderse. No estamos hablando sobre qué se debe enseñar sino sobre qué es la ciencia. Convertir pulgadas a centímetros no es ciencia, pero es necesario saberlo. De la misma manera, no es arte saber que un lápiz 3 B es más suave que uno 2 H, pero el profesor de arte debe enseñarlo y un artista debe saberlo (o descubrirlo a su debido tiempo, una vía científica que seguramente no utiliza el profesor de arte). Las palabras son importantes para comunicarnos y se deben enseñar, pero es muy importante saber cuándo estamos enseñando herramientas para la ciencia, como las palabras, y cuándo estamos enseñando ciencia.
Para aclarar más aún mi punto de vista voy a criticar un libro de ciencias que, desgraciadamente, no es una excepción ya que en otros se encuentran situaciones igualmente criticables. Un libro de primero de primaria comienza la primera lección de una manera desafortunada para enseñar ciencia, que da una idea errónea de lo que ella es. Ilustra un perrito de juguete de cuerda, luego una mano que lo acciona y finalmente al perrito en movimiento. Bajo la última figura se pregunta: "¿Qué lo hace mover?". Luego aparece la foto de un perro verdadero y la misma pregunta, y así mismo después con una lancha de motor, etc. En un principio creí que la idea era que la ciencia tiene aspectos físicos, biológicos y químicos, pero no era esto. La respuesta que aparece en la "guía" del maestro es "la energía lo hace mover".
El concepto de energía es muy sutil y de difícil comprensión. Es decir, no es fácil entender la energía lo suficientemente bien como para utilizar el concepto en forma tan correcta que se pueda deducir algo a partir de él; escapa a nivel de primero de primaria. Esto es equivalente a decirle al niño cosas como "Dios lo hace mover" o "el espíritu lo hace mover", o "la movilidad lo hace mover"; más aún, se podría decir igualmente "la energía lo hace parar".
Veamos otro aspecto. Si se trata de definir energía, el asunto puede invertirse; podemos decir que si algo se mueve posee energía, pero no que lo que lo hace mover es la energía; es una diferencia tan sutil como en aquel enunciado de la inercia. Quizás se puede aclarar más de la siguiente manera: si se pregunta a un niño qué hace que el perro de cuerda se mueva, debe pensarse en lo que respondería una persona común y corriente; podría ser: "el resorte enrollado trata de desenrrollarse, con lo cual acciona el mecanismo". ¡Qué buena forma de iniciar un curso de ciencia! Desbaratemos el juguete, veamos cómo funciona, observemos el mecanismo, los engranajes, la forma como fue armado, la ingeniosidad de los que diseñan estos y otros juguetes; esto sería excelente. Pero la respuesta del texto es desafortunada pues pretende enseñar una definición y no enseña nada. Supóngase que un estudiante dijera: "yo no creo que sea la energía lo que lo hace mover". ¿Hacia dónde se orientaría la discusión después de esta respuesta?.
Lo que considero grave es que en la primera lección se enseñe una fórmula mística para responder preguntas. El libro trae otras semejantes: "la gravedad lo hace caer", "la suela de los zapatos se gasta por la fricción". Decir simplemente que es por la fricción es triste, eso no es ciencia. Algunas veces mi padre utilizó en sus conversaciones el término energía pero sólo después de que yo tenía alguna idea acerca de ésta. Lo que él hubiera hecho con el perrito de juguete para dar la misma lección, habría sido decir: "Se mueve porque el sol brilla". Yo hubiese respondido: "No. ¿Qué tiene que ver en esto el brillo del sol? Se mueve porque yo he enrollado el resorte". "Muy bien, pero ¿por qué has podido moverte para enrollar la cuerda?".
“Me alimento.
Bien. ¿Qué comes?
Plantas.
Y ¿cómo crecen las plantas?
Pues porque el sol brilla”.
Lo mismo sucede con el perro y con la gasolina, en la cual la energía de sol es capturada por las plantas y preservada en la tierra. Muchos otros ejemplos terminan con el sol y vemos cómo la misma idea que el texto trata de enseñar se puede exponer en forma motivante: todas las cosas que vemos se mueven, lo hacen porque el sol está brillando. Así se explica entonces la relación de una fuente de energía con otra. Puede que el niño lo niegue y diga: "yo no creo que sea porque el sol brilla". Se iniciaría entonces una discusión, esta es la diferencia, después podría retarlo con las mareas y con lo que hace que la tierra gire, y nuevamente tendríamos algo misterioso que afrontar. Esto es sólo un ejemplo de la diferencia entre las definiciones (que son necesarias) y la ciencia. La única objeción en este caso particular es que se trataba de la primera lección; lo que es la energía debe ser tema posterior y no la respuesta a una pregunta tan simple como qué hace que el perro se mueva. A un niño debe respondérsele como niño que es: ¡"ábrelo y mira dentro!.
Durante aquellas caminatas por los bosques aprendí muchas cosas. En vez de enseñarme los nombres de los pájaros mi padre me decía por ejemplo: "Mira, observa que el pájaro siempre pica sus plumas, las pica mucho, ¿qué crees que está picando en ellas?" Contesté que quizás estaban despeinadas y las trataba de peinar. Me dijo: "Bien, cuándo y por qué se despeinarán las plumas?". "Cuando vuela, cuando camina no lo creo, se despeinarán mientras vuela". A esto me dijo: "Supones entonces que las picarán más cuando acaba de aterrizar que cuando ya lleva un buen tiempo caminando por ahí. Bien, entonces observa". Y observamos, concluyendo que picaba sus plumas con igual frecuencia, sea que acabase de aterrizar o que ya hubiese caminado por un buen tiempo. Así pues mi suposición era errónea y como no pude aproximarme a la razón de la conducta de los pájaros mi padre me lo explicó. "Lo que pasa es que los pájaros tienen piojos, en sus plumas de forman unas lanillas que son alimento para los piojos, y a su vez en las articulaciones de las extremidades de los piojos se secreta una cera de la que se alimenta un ácaro que vive allí mismo. Estos ácaros tienen tanta comida que no logran digerirla completamente y es por esto que de su parte posterior sale un líquido muy rico en azúcar en el cual vive una pequeña criatura la cual...".
La información no es correcta, pero el espíritu de ella si. En primer lugar aprendí algo sobre parasitismo: el uno vive del otro, otros de aquellos, etc.; además, que donde exista una fuente de algo que pueda ingerirse para mantener la vida, alguna forma de vida la utilizará y que cualquier excedente será aprovechado por otro ser. Lo importante de todo esto es que aun cuando yo no fuese capaz de llegar a la conclusión, las observaciones se convertían en una vivencia extraordinaria con un resultado maravilloso. Sí, realmente era maravilloso. Creo que es muy importante si se quiere enseñar a alguien a observar -por lo menos lo que fue para mí- que de la observación pueden resultar cosas maravillosas. Aprendí entonces en qué consistía la ciencia. Se necesitaba paciencia. Si se observa, si se pone mucha atención, casi siempre se logran recompensas fabulosas. Como resultado, siendo ya un hombre maduro trabajé con dedicación en algunos problemas, hora a hora, a veces durante años, a veces por períodos cortos. Hubo muchas equivocaciones, muchas cosas fueron a parar al cesto de la basura, pero de vez en cuando aparecía una perla, una nueva comprensión; esto era algo que me había acostumbrado a esperar de las observaciones desde cuando era un niño. Y esto, porque se me enseñó que las observaciones valían la pena.
Aprendimos muchas otras cosas en el bosque. Veíamos las regularidades, conversábamos sobre distintos temas: el crecimiento de las plantas, cómo buscan los árboles la luz tratando de ir lo más alto posible y cómo consiguen llevar agua hasta las alturas de 10 ó 12 metros, cómo las plantas que crecen muy poco aprovechan los escasos rayos de luz que les llegan, etc. Un día, luego de ver todas estas cosas, regresamos al bosque y mi padre me dijo: "Hasta el momento sólo hemos visto la mitad del bosque, exactamente la mitad". "¿Cómo así?" pregunté. Y me dijo "Hemos observado cómo crecen las cosas, pero por cada ejemplo de crecimiento, existe otro de decaimiento (muerte); de no ser así, la materia se acabaría. Si los árboles luego de consumir todo lo existente de aire y de tierra no devolvieran al suelo o al ambiente lo que han tomado, no quedaría nada disponible para que otras cosas pudieran crecer. De cada "poquito" de crecimiento debe existir una cantidad exactamente igual de decaimiento".
Después siguieron muchas caminatas por el bosque; rompimos troncos viejos, vimos insectos y observamos el crecimiento de los hongos. Mi padre no pudo mostrarme las bacterias, pero sí observamos sus efectos sobre algunas cosas. Contemple el bosque como un proceso constante de intercambio de materia. En ocasiones las charlas comenzaban de una manera bien extraña: "Supongamos que llegara un marciano a la Tierra". Un punto de vista interesante para analizar el mundo. Una vez cuando yo jugaba con mis trenes eléctricos me contó que muy lejos una rueda enorme giraba en una caída de agua. De la rueda salen miles de hilos de cobre que se extienden en todas las direcciones. Y al final de ellos otras ruedas pequeñas, como la de mi tren, daban vueltas cuando la rueda grande giraba. Y no había partes móviles que conectaran la rueda grande con las pequeñas, solamente hierro y cobre. ¡Este era el mundo maravilloso que mi padre me describía!.
Podríamos preguntarnos ¿qué obtuvo mi padre de todo esto? Bien, fui a la universidad, luego estudié en Princeton y cuando regresé a casa me dijo: "Yo siempre he querido que me expliquen algo que nunca he entendido: tú has recibido educación científica y creo que podrás hacerlo". Asentí, y me dijo: "Según entiendo, un átomo emite luz cuando pasa de un estado excitado a uno de menor energía", y comenté "eso es correcto". El continuó: "La luz es una clase de partícula llamada fotón, creo. Así pues, del átomo sale un fotón cuando pasa de un estado excitado a uno de menor energía y por consiguiente el fotón se debe encontrar en el átomo excitado". "Bueno, no", respondí. "¿Cómo se puede entender entonces que salga un fotón de allí si no estaba?". Reflexioné unos minutos y dije "Lo siento, no lo sé, no puedo explicártelo". Fue decepcionante para él, había pasado muchos años tratando de enseñarme cosas y los resultados eran muy pobres.
Pienso que podría definir la ciencia más o menos así: la evolución en este planeta llegó a una etapa en la cual aparecieron animales inteligentes, no me refiero solo a los seres humanos, sino también a animales que juegan y pueden aprender cosas a partir de la experiencia, como los gatos. En esta etapa sin embargo, cada animal aprendería de su experiencia propia. Un desarrollo gradual condujo a que alguna especie pudiese aprender más rápidamente; aún más, que aprendiese de las experiencias de otros, bien sea observándolos o porque otro le enseñase. Se presentó entonces la posibilidad de que todos aprendiesen, pero que debido a una transmisión ineficiente una generación muriera antes de lograr transmitir a la siguiente que lo aprendió. Y entonces apareció la siguiente cuestión: ¿Será posible aprender más rápidamente lo que alguien aprendió por accidente antes de que se olvide, por mala memoria o por la muerte del aprendiz o de los inventores?. Quizás llegó entonces una época en la cual, para alguna especie se aumentó la rapidez del aprendizaje en tal medida que sucedió algo completamente nuevo: lo que un animal individual lograba aprender se pasaba a otro y a otro, con una rapidez tal, que la raza en su conjunto no perdía lo aprendido. Se dio entonces la posibilidad de acumulación del conocimiento. Se trata de un enlazamiento temporal. No sé quién lo llamó así por primera vez, el caso es que aquí estoy ante un conjunto de estos individuos que mientras están sentados, tratan de enlazar experiencias aprendiendo entre sí unos de otros.
El que la raza tuviese memoria, el que existiese una acumulación de conocimientos transmisibles de una generación a otra era un fenómeno nuevo en el mundo. Pero esta situación implicaba un peligro. Así como era posible trasmitir ideas provechosas para la raza también se podían transmitir ideas que no lo eran. Vino entonces una época en la que, a pesar de ser muy lenta la acumulación no era siempre de cosas útiles y prácticas, sino de todo tipo de prejuicios y de creencias absurdas y extrañas. Finalmente se descubrió una forma de evitar este mal. Dudar de la veracidad de lo que nos es trasmitido del pasado y tratar de determinar ab initio nuevamente esas situaciones a partir de la experiencia, en vez de admitir las experiencias del pasado tal como nos llegan. Esto es la ciencia, es el resultado de descubrir que es valioso volver a comprobar lo logrado mediante las experiencias pasadas de la raza. Así lo veo y es mi mejor definición.
Otra cualidad de la ciencia es que nos enseña el valor del pensamiento racional y la importancia de la libertad de pensamiento. Son resultados positivos que provienen de poner en duda la veracidad absoluta de las lecciones. Debemos distinguir, especialmente al enseñar, la ciencia de las formas y procedimientos que se utilizan a veces para desarrollarla. Es muy fácil decir "escribimos, experimentamos, observamos y hacemos esto y lo otro". Estos se puede copiar exactamente. Sin embargo, grandes religiones han desaparecido por contentarse con la forma olvidando el contenido real de las enseñanzas de los maestros. De la misma manera, es posible seguir la forma y llamarla ciencia, pero eso es pseudo ciencia. Estamos padeciendo una especie de tiranía en algunas instituciones que han caído bajo la influencia de consejeros pseudocientíficos. Tenemos hoy en día muchos estudios sobre la enseñanza en los cuales se detallan observaciones, se hacen listas, estadísticas y cosas por el estilo. Pero no por eso estos estudios constituyen ciencia establecida, conocimiento establecido. Son solamente formas imitativas de la ciencia. El resultado de esta imitación pseudocientífica es producir expertos. Tal vez los maestros aquí presentes que enseñan en el nivel elemental dudan de vez en cuando de los expertos. La ciencia enseña que se debe dudar de los expertos. Podríamos definirla de esta manera: la ciencia es el convencimiento de la ignorancia de los expertos.
Cuando alguien afirma que "la ciencia nos enseña esto y lo otro", está utilizando la palabra incorrectamente. La ciencia no nos enseña nada, nos enseña la experiencia. Si dicen "la ciencia ha mostrado que..." hay que preguntar: "¿Cómo lo mostró? ¿Cómo lo encontró la ciencia? ¿Cómo? ¿Qué? ¿Dónde?". En vez de la ciencia ¿no será "este experimento, este efecto muestra que...? " Y cualquiera de ustedes, todos ustedes tienen derecho como cualquier otro a juzgar si se ha llegado a conclusiones razonables a partir de la evidencia (eso sí, hay que ser pacientes y escuchar todas las evidencias). En un campo tan complicado que la verdadera ciencia no ha llegado aún a nada debemos dejarnos guiar por la sabiduría tradicional, por una especie de decisión de "echar para adelante". Quiero darle confianza al maestro de la base, decirle que debe confiar en sí mismo, en su sentido común y en su inteligencia. Los expertos que lo están dirigiendo pueden estar equivocados. Creo que estoy arruinando el sistema y que los próximos estudiantes que lleguen a la universidad posiblemente ya no serán tan buenos. Pienso que vivimos en una edad acientífica en la cual casi todo lo que ofrecen las comunicaciones, la televisión, las palabras y los libros, es acientífico. Y, como consecuencia, existe una increíble dosis de tiranía en nombre de la ciencia.
Finalmente, respecto al enlazamiento temporal debo decir que un hombre no puede vivir más allá de la tumba. Cada generación debe transmitir los descubrimientos que logra a partir de su experiencia, pero debe transmitirlos buscando un equilibrio sutil de respeto e irrespeto, de manera que no descargue sus errores en forma demasiado inflexible sobre la juventud, sino que permita la transmisión de la sabiduría acumulada y además la sabiduría que reconoce que lo transmitido podría no ser muy sabio. Es necesario enseñar a aceptar ya rechazar lo pasado en una especie de equilibrio, con una gran habilidad. Solamente la ciencia conlleva en si misma la enseñanza del peligro que reside en creer en la infalibilidad de los grandes maestros de las generaciones anteriores.
Masa y energia son ambas diferentes manisfestaciones de la misma cosa
Segun la teoria especial de la relatividad masa y energia son ambas diferentes manisfestaciones de la misma cosa - una concepcion algo no familiar para la mente promedio.
Ademas, la ecuacion E es igual a M*C al cuadrado, en la cual energia es igual a la masa, multiplicado por el cuadrado de la velocidad de la luz. mostro que cantidades muy pequenas de masa se puedn convertir en cantidades muy grandes de energia y viceversa.
La masa y la energia eran de hecho equivalentes, segun la formula mencionada antes. Esto fue demostrado por Cockcroft y Walton en 1932, experimentalmente.
Ademas, la ecuacion E es igual a M*C al cuadrado, en la cual energia es igual a la masa, multiplicado por el cuadrado de la velocidad de la luz. mostro que cantidades muy pequenas de masa se puedn convertir en cantidades muy grandes de energia y viceversa.
La masa y la energia eran de hecho equivalentes, segun la formula mencionada antes. Esto fue demostrado por Cockcroft y Walton en 1932, experimentalmente.
Velero Solar
Los viajes de Colon se hicieron en vehiculos propulsados por el viento y ahora en el nuevo milenio empezamos el viaje hacia nuevos mundo en vehiculos propulsados por el vient0 solar. Un velero Solar es un vehículo espacial que emplea velas recubiertas con materiales de alta reflectividad y celdas solares. La propulsión es producida por la presion de la radiación solar ejercida sobre la vela solar y que además proporciona la energia electrica para los sistemas de abordo.
Galileo, El Telescopio y La Luna - 400 años
En 1604 apareció una “super nova” en la constelación Serpentario. Galileo observó que la nueva estrella no presentaba paralaje medible y por tanto estaba muy lejos de la Tierra y fuera de la órbita lunar. Con ello, demostró que podía haber cambios en los cielos, asestando un duro golpe a Aristóteles, que había afirmado que los cielos eran inmutables, limitando los cambios a la esfera sublunar.
Se cree que el telescopio pudo haber sido inventado en la Edad Media, pero si es así, la invención había desaparecido y no se lo conocía en el Renacimiento. Hacia 1608 fue reinventado en Holanda y un año después llegó a oídos de Galileo la noticia de este invento y en seguida trató de fabricar uno, mediante un tubo de plomo y dos lentes, planos por una cara y uno de ellos convexo y el otro cóncavo por la otra cara. Después de varias tratativas, logró construir un instrumento en que los objetos parecían mil veces más grandes y treinta veces más cercanos. Luego lo enfocó a los cielos, con enormes efectos sobre su carrera científica y sobre las ideas de su tiempo con respecto al mundo.
A principios del siglo XVII Europa estaba irremisiblemente dividida en reinos y Estados católicos y protestantes, pero el régimen usual de Gobierno en los grandes Estados, como España, Inglaterra y Francia, era el absolutismo, en el cual el soberano es el “lugarteniente de Dios en la Tierra” y está por sobre la ley. Las guerras de religión ensangrentaban el suelo europeo e incluso dentro de los Estados hubo conflictos sangrientos por cuestiones religiosas, como la persecusión contra los protestantes en Inglaterra en tiempos de María Tudor “la sangrienta” (Bloody Mary) y la matanza de San Bartolomé en Francia en 1572. Sin embargo, los españoles habían conseguido detener el avance islámico en Lepanto y habían continuado con la conquista y colonización de América, sin poder rechazar a los ingleses, que se instalaron en Virginia en 1584, y a los franceses, que conquistaron Canadá meridional.
En los primeros años del siglo XVII, mientras Galileo preparaba su telescopio, Cervantes terminaba el Quijote y Shakespeare representaba sus obras dramáticas y comedias en el Globe Theatre de Londres. Era una Europa abigarrada, entusiasmada por la belleza y el esplendor del arte y de las grandes cortes reales, muy diferente a la Europa sobria y mística de la Edad Media. Es en este escenario que Galileo hace saber sus descubrimientos celestiales. Estos descubrimientos –como escribió él mismo en 1610, en su obra El Mensajero de los Astros (Sidereus Nuncius)- “eran grandes espectáculos, desusados y notables”; estos fenómenos recién observados se referían a la Luna y su superficie, a las inumerables estrellas y a los cuatro satélites de Júpiter, que Galileo bautizó como “planetas Mediceos”, en honor a la familia Médicis, reinante en Florencia.
Por vez primera en la historia de la humanidad, el planeta más cercano a nosotros pudo ser visto en detalle. El paisaje lunar aparece como un paisaje terrestre, con montañas, valles, “mares” y mesetas. Para Galileo, la Luna era una Tierra en miniatura y sin vida. Galileo había descubierto que la superficie lunar no era lisa, uniforme y perfectamente esférica (“como muchos filósofos creen”), sino que su superficie estaba llena de rugosidades. También descubrió que nuestro satélite natural rotaba sobre sí mismo, porque el Sol iba iluminando gradualmente su superficie rugosa, Llevado por su pasión científica, Galileo intentó medir la altura de algunas montañas lunares y averiguó que algunas alcanzaban los 6.400 metros.
Galileo había demostrado que la Luna no poseía esa perfección atribuida a los cuerpos celestes, pero no acaban aquí sus descubrimientos. Más adelante, se ocupa del resplandor terrestre. Descubre que es la Tierra –es decir, la reflexión solar sobre la Tierra- la que ilumina la Luna, así como este satélite nos ilumina a nosotros. “Probaremos que la Tierra es un planeta viajero cuyo esplendor sobrepasa al de la Luna”, escribe Galileo en El Mensajero de los Astros. Por lo tanto, la Luna no tiene brillo propio como hasta entonces se creía, y Galileo tiene derecho a pensar que el resto de los planetas tampoco posee luz propia, sino que ésta proviene del Sol, como es el caso de Venus, que vemos como una grande y luminosa estrella vespertina.
En cuanto a las estrellas, Galileo descubrió que, a diferencia de los planetas, su visión no se agrandaba con el telescopio, por lo que dedujo correctamente que se encontraban a una inmensa distancia. De ahí se desprendía que no pudiera medirse su paralaje. Por otra parte, ante su vista aparecieron incontables estrellas, muchas más de las que ningún hombre había visto hasta entonces. Para él y para sus contemporáneos más inteligentes, esto era una prueba más de que los antiguos astrónomos no conocían todo acerca del cielo y que, en consecuencia, se habían equivocado. También se ocupó de las fases de Venus. Este planeta, al igual que nuestra Luna, presenta fases de acuerdo a su posición con respecto al Sol, por lo que Galileo dedujo que también orbitaba alrededor del astro rey. Por último, observó las manchas solares, que le permitieron conocer que también el Sol rotaba sobre su eje y su velocidad de rotación. Una comprobación más de la inexactitud del sistema ptolemaico o geocéntrico.
Pero si algún hecho faltaba para convencer a los más reacios, ese fue el descubrimiento de las cuatro lunas o satélites de Júpiter, que Galileo estima es su descubrimiento más grande. Desde que las observó por primera vez, se dio cuenta que se movían con Júpiter en su órbita de 12 años alrededor del Sol, al igual que la Luna sigue apegada a la Tierra en su revolución de 1 año. Posteriores observaciones le permitieron concluir que las órbitas de los satélites de Júpiter eran diferentes y que también eran diferentes sus períodos de revolución.
Júpiter venía a ser un modelo a escala reducida del sistema copernicano, contradiciendo a todos los que se oponían al sistema heliostático. Por otra parte, si Júpiter se movía arrastrando sus lunas, ¿por qué no podría hacer lo mismo la Tierra con su propia Luna?
Al saberse los descubrimientos de Galileo, muchos contemporáneos señalaron que eran mucho más grandes e impresionantes que el descubrimiento de América. La fama de Galileo le hizo ganar el cargo de Matemático en la Corte del Gran Duque Cósimo de Médicis, gobernante de Florencia, y a quien había dedicado, con gran perspicacia, su descubrimiento de las lunas de Júpiter. El Cardenal Barberini escribió un poema en su honor, lo que no impidió que años más tarde, como Papa Urbano VIII, sometiera a Galileo al juicio de la Inquisición. En una carta al Rey de Inglaterra, Jacobo I Estuardo, fechada en marzo de 1610, sir Henry Wotton, su embajador en Venecia, le cuenta de El Mensajero de los Astros y del telescopio, detallando los descubrimientos de Galileo: “Así, ha echado por tierra toda la astronomía y también toda la astrología… Su autor corre el riesgo de ser sumamente famoso o sumamente escarnecido.”
Antes de 1609 el sistema de Copérnico parecía una simple especulación matemática, una proposición ideada para “salvar las apariencias” (es decir, para poder explicar los hechos mediante la nueva teoría). El supuesto básico de que la Tierra era tan sólo un planeta más planteaba tan graves interrogantes y se oponía de tal modo a la experiencia y el sentido común, que pocas personas habrían sido capaces de afrontar las aterradoras consecuencias del sistema heliostático. Pero después de la publicación de El Mensajero de los Astros en 1610, cuando Galileo demostró el verdadero aspecto del Universo, se debió aceptar que el telescopio contradecía al sistema aristotélico y ptolemaico y que la singularidad atribuida a la Tierra, como diferente a todos los cuerpos celestes, contradecía las evidencias. Sólo quedaban dos posibilidades: Negarse a aceptar las observaciones del telescopio, o rechazar la fisica de Aristóteles y la astronomía de Ptolomeo.
Se cree que el telescopio pudo haber sido inventado en la Edad Media, pero si es así, la invención había desaparecido y no se lo conocía en el Renacimiento. Hacia 1608 fue reinventado en Holanda y un año después llegó a oídos de Galileo la noticia de este invento y en seguida trató de fabricar uno, mediante un tubo de plomo y dos lentes, planos por una cara y uno de ellos convexo y el otro cóncavo por la otra cara. Después de varias tratativas, logró construir un instrumento en que los objetos parecían mil veces más grandes y treinta veces más cercanos. Luego lo enfocó a los cielos, con enormes efectos sobre su carrera científica y sobre las ideas de su tiempo con respecto al mundo.
A principios del siglo XVII Europa estaba irremisiblemente dividida en reinos y Estados católicos y protestantes, pero el régimen usual de Gobierno en los grandes Estados, como España, Inglaterra y Francia, era el absolutismo, en el cual el soberano es el “lugarteniente de Dios en la Tierra” y está por sobre la ley. Las guerras de religión ensangrentaban el suelo europeo e incluso dentro de los Estados hubo conflictos sangrientos por cuestiones religiosas, como la persecusión contra los protestantes en Inglaterra en tiempos de María Tudor “la sangrienta” (Bloody Mary) y la matanza de San Bartolomé en Francia en 1572. Sin embargo, los españoles habían conseguido detener el avance islámico en Lepanto y habían continuado con la conquista y colonización de América, sin poder rechazar a los ingleses, que se instalaron en Virginia en 1584, y a los franceses, que conquistaron Canadá meridional.
En los primeros años del siglo XVII, mientras Galileo preparaba su telescopio, Cervantes terminaba el Quijote y Shakespeare representaba sus obras dramáticas y comedias en el Globe Theatre de Londres. Era una Europa abigarrada, entusiasmada por la belleza y el esplendor del arte y de las grandes cortes reales, muy diferente a la Europa sobria y mística de la Edad Media. Es en este escenario que Galileo hace saber sus descubrimientos celestiales. Estos descubrimientos –como escribió él mismo en 1610, en su obra El Mensajero de los Astros (Sidereus Nuncius)- “eran grandes espectáculos, desusados y notables”; estos fenómenos recién observados se referían a la Luna y su superficie, a las inumerables estrellas y a los cuatro satélites de Júpiter, que Galileo bautizó como “planetas Mediceos”, en honor a la familia Médicis, reinante en Florencia.
Por vez primera en la historia de la humanidad, el planeta más cercano a nosotros pudo ser visto en detalle. El paisaje lunar aparece como un paisaje terrestre, con montañas, valles, “mares” y mesetas. Para Galileo, la Luna era una Tierra en miniatura y sin vida. Galileo había descubierto que la superficie lunar no era lisa, uniforme y perfectamente esférica (“como muchos filósofos creen”), sino que su superficie estaba llena de rugosidades. También descubrió que nuestro satélite natural rotaba sobre sí mismo, porque el Sol iba iluminando gradualmente su superficie rugosa, Llevado por su pasión científica, Galileo intentó medir la altura de algunas montañas lunares y averiguó que algunas alcanzaban los 6.400 metros.
Galileo había demostrado que la Luna no poseía esa perfección atribuida a los cuerpos celestes, pero no acaban aquí sus descubrimientos. Más adelante, se ocupa del resplandor terrestre. Descubre que es la Tierra –es decir, la reflexión solar sobre la Tierra- la que ilumina la Luna, así como este satélite nos ilumina a nosotros. “Probaremos que la Tierra es un planeta viajero cuyo esplendor sobrepasa al de la Luna”, escribe Galileo en El Mensajero de los Astros. Por lo tanto, la Luna no tiene brillo propio como hasta entonces se creía, y Galileo tiene derecho a pensar que el resto de los planetas tampoco posee luz propia, sino que ésta proviene del Sol, como es el caso de Venus, que vemos como una grande y luminosa estrella vespertina.
En cuanto a las estrellas, Galileo descubrió que, a diferencia de los planetas, su visión no se agrandaba con el telescopio, por lo que dedujo correctamente que se encontraban a una inmensa distancia. De ahí se desprendía que no pudiera medirse su paralaje. Por otra parte, ante su vista aparecieron incontables estrellas, muchas más de las que ningún hombre había visto hasta entonces. Para él y para sus contemporáneos más inteligentes, esto era una prueba más de que los antiguos astrónomos no conocían todo acerca del cielo y que, en consecuencia, se habían equivocado. También se ocupó de las fases de Venus. Este planeta, al igual que nuestra Luna, presenta fases de acuerdo a su posición con respecto al Sol, por lo que Galileo dedujo que también orbitaba alrededor del astro rey. Por último, observó las manchas solares, que le permitieron conocer que también el Sol rotaba sobre su eje y su velocidad de rotación. Una comprobación más de la inexactitud del sistema ptolemaico o geocéntrico.
Pero si algún hecho faltaba para convencer a los más reacios, ese fue el descubrimiento de las cuatro lunas o satélites de Júpiter, que Galileo estima es su descubrimiento más grande. Desde que las observó por primera vez, se dio cuenta que se movían con Júpiter en su órbita de 12 años alrededor del Sol, al igual que la Luna sigue apegada a la Tierra en su revolución de 1 año. Posteriores observaciones le permitieron concluir que las órbitas de los satélites de Júpiter eran diferentes y que también eran diferentes sus períodos de revolución.
Júpiter venía a ser un modelo a escala reducida del sistema copernicano, contradiciendo a todos los que se oponían al sistema heliostático. Por otra parte, si Júpiter se movía arrastrando sus lunas, ¿por qué no podría hacer lo mismo la Tierra con su propia Luna?
Al saberse los descubrimientos de Galileo, muchos contemporáneos señalaron que eran mucho más grandes e impresionantes que el descubrimiento de América. La fama de Galileo le hizo ganar el cargo de Matemático en la Corte del Gran Duque Cósimo de Médicis, gobernante de Florencia, y a quien había dedicado, con gran perspicacia, su descubrimiento de las lunas de Júpiter. El Cardenal Barberini escribió un poema en su honor, lo que no impidió que años más tarde, como Papa Urbano VIII, sometiera a Galileo al juicio de la Inquisición. En una carta al Rey de Inglaterra, Jacobo I Estuardo, fechada en marzo de 1610, sir Henry Wotton, su embajador en Venecia, le cuenta de El Mensajero de los Astros y del telescopio, detallando los descubrimientos de Galileo: “Así, ha echado por tierra toda la astronomía y también toda la astrología… Su autor corre el riesgo de ser sumamente famoso o sumamente escarnecido.”
Antes de 1609 el sistema de Copérnico parecía una simple especulación matemática, una proposición ideada para “salvar las apariencias” (es decir, para poder explicar los hechos mediante la nueva teoría). El supuesto básico de que la Tierra era tan sólo un planeta más planteaba tan graves interrogantes y se oponía de tal modo a la experiencia y el sentido común, que pocas personas habrían sido capaces de afrontar las aterradoras consecuencias del sistema heliostático. Pero después de la publicación de El Mensajero de los Astros en 1610, cuando Galileo demostró el verdadero aspecto del Universo, se debió aceptar que el telescopio contradecía al sistema aristotélico y ptolemaico y que la singularidad atribuida a la Tierra, como diferente a todos los cuerpos celestes, contradecía las evidencias. Sólo quedaban dos posibilidades: Negarse a aceptar las observaciones del telescopio, o rechazar la fisica de Aristóteles y la astronomía de Ptolomeo.
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