1.2: La naturaleza de la ciencia

El juez final en la ciencia es siempre lo que la naturaleza misma revela a partir de observaciones, experimentos, modelos y pruebas. La ciencia no es simplemente un cuerpo de conocimiento, sino un método mediante el cual intentamos entender la naturaleza y cómo se comporta. Este método comienza con muchas observaciones a lo largo de un periodo de tiempo. A partir de las tendencias encontradas a través de las observaciones, los científicos pueden modelar los fenómenos particulares que queremos entender. Dichos modelos son siempre aproximaciones de la naturaleza, sujetos a pruebas adicionales.

Como ejemplo astronómico concreto, los astrónomos antiguos construyeron un modelo (en parte a partir de observaciones y en parte de creencias filosóficas) de que la Tierra era el centro del universo y todo se movía a su alrededor en órbitas circulares. Al principio, nuestras observaciones disponibles del Sol, la Luna y los planetas sí encajaban con este modelo; sin embargo, después de otras observaciones, el modelo tuvo que actualizarse agregando círculo tras círculo para representar los movimientos de los planetas alrededor de la Tierra en el centro. A medida que pasaron los siglos y se desarrollaron instrumentos mejorados para hacer un seguimiento de los objetos en el cielo, el viejo modelo (incluso con una gran cantidad de círculos) ya no pudo explicar todos los hechos observados. Como veremos en el capítulo “Observando el cielo: El nacimiento de la astronomía”, un nuevo modelo, con el Sol en el centro, se ajusta mejor a la evidencia experimental. Después de un periodo de lucha filosófica, llegó a ser aceptada como nuestra visión del universo.

Cuando se proponen por primera vez, a veces se llaman hipótesis a nuevos modelos o ideas. Se puede pensar que no puede haber nuevas hipótesis en una ciencia como la astronomía, de que ya se ha aprendido todo lo importante. Nada podría estar más lejos de la verdad. A lo largo de este libro de texto encontrarás discusiones sobre hipótesis recientes, y ocasionalmente aún polémicas, en astronomía. Por ejemplo, todavía se debate la importancia que los enormes trozos de roca y hielo que golpean a la Tierra tienen para la vida en la misma Tierra. Y si bien la evidencia es fuerte de que vastas cantidades de “energía oscura” invisible constituyen la mayor parte del universo, los científicos no tienen una explicación convincente de lo que realmente es la energía oscura. Resolver estos problemas requerirá observaciones difíciles hechas a la vanguardia de nuestra tecnología, y todas esas hipótesis necesitan más pruebas antes de incorporarlas completamente a nuestros modelos astronómicos estándar.

Este último punto es crucial: una hipótesis debe ser una explicación propuesta que pueda probarse. El enfoque más directo para este tipo de pruebas en la ciencia es realizar un experimento. Si el experimento se realiza correctamente, sus resultados o bien coincidirán con las predicciones de la hipótesis o lo contradirán. Si el resultado experimental es verdaderamente inconsistente con la hipótesis, un científico debe descartar la hipótesis e intentar desarrollar una alternativa. Si el resultado experimental concuerda con las predicciones, esto no prueba necesariamente que la hipótesis sea absolutamente correcta; quizás experimentos posteriores contradigan partes cruciales de la hipótesis. Pero, cuantos más experimentos coincidan con la hipótesis, más probabilidades hay de aceptar la hipótesis como una descripción útil de la naturaleza.

Una forma de pensar sobre esto es considerar a un científico que nació y vive en una isla donde solo viven ovejas negras. Día tras día el científico se encuentra únicamente con ovejas negras, por lo que plantea la hipótesis de que todas las ovejas son negras. Si bien cada oveja observada agrega confianza a la hipótesis, el científico solo tiene que visitar el continente y observar una oveja blanca para probar la hipótesis equivocada.

Cuando lees sobre experimentos, probablemente tengas una imagen mental de un científico en un laboratorio realizando pruebas o tomando medidas cuidadosas. Este es ciertamente el caso de un biólogo o un químico, pero ¿qué pueden hacer los astrónomos cuando nuestro laboratorio es el universo? Es imposible poner un grupo de estrellas en un tubo de ensayo o pedir otro cometa a una compañía de suministros científicos.

Como resultado, la astronomía a veces se llama ciencia observacional; muchas veces hacemos nuestras pruebas observando muchas muestras del tipo de objeto que queremos estudiar y observando cuidadosamente cómo varían las diferentes muestras. Nuevos instrumentos y tecnología pueden permitirnos ver objetos astronómicos desde nuevas perspectivas y con mayor detalle. Nuestras hipótesis se juzgan luego a la luz de esta nueva información, y pasan o fallan de la misma manera que evaluaríamos el resultado de un experimento de laboratorio.

Gran parte de la astronomía es también una ciencia histórica, es decir, que lo que observamos ya ha sucedido en el universo y no podemos hacer nada para cambiarlo. De la misma manera, un geólogo no puede alterar lo que le ha pasado a nuestro planeta, y un paleontólogo no puede devolver la vida a un animal antiguo. Si bien esto puede hacer que la astronomía sea un desafío, también nos brinda oportunidades fascinantes para descubrir los secretos de nuestro pasado cósmico.

Podrías comparar a un astrónomo con un detective tratando de resolver un crimen ocurrido antes de que el detective llegara a la escena. Hay mucha evidencia, pero tanto el detective como el científico deben examinar y organizar las pruebas para probar diversas hipótesis sobre lo que realmente sucedió. Y hay otra manera en la que el científico es como un detective: ambos deben probar su caso. El detective debe convencer al fiscal de distrito, al juez, y quizás en última instancia al jurado de que su hipótesis es correcta. Del mismo modo, el científico debe convencer a colegas, editores de revistas y, en última instancia, a una amplia sección transversal de otros científicos de que su hipótesis es provisionalmente correcta. En ambos casos, sólo se pueden pedir pruebas “más allá de toda duda razonable”. Y a veces nuevas pruebas obligarán tanto al detective como al científico a revisar su última hipótesis.

Este aspecto autocorrectivo de la ciencia lo desencadene de la mayoría de las actividades humanas Los científicos pasan mucho tiempo cuestionándose y desafiándose unos a otros, razón por la cual las solicitudes de financiamiento de proyectos, así como los informes para su publicación en revistas académicas, pasan por un extenso proceso de revisión por pares, que es un examen cuidadoso por parte de otros científicos del mismo campo. En la ciencia (después de la educación formal y la formación), se anima a todos a mejorar los experimentos y a desafiar todas y cada una de las hipótesis. Los nuevos científicos saben que una de las mejores formas de avanzar en sus carreras es encontrar una debilidad en nuestra comprensión actual de algo y corregirlo con una hipótesis nueva o modificada.

Esta es una de las razones por las que la ciencia ha logrado avances tan dramáticos. Un estudiante de licenciatura en ciencias hoy sabe más de ciencia e hizo matemáticas que Sir Isaac Newton, uno de los científicos más renombrados que jamás haya existido. Incluso en este curso introductorio de astronomía, aprenderás sobre objetos y procesos que nadie hace unas generaciones ni siquiera soñó que existían.