Escribí hace un tiempo aquí (Sin prisa. junio, 2012) que “Los hechos y las personas excepcionales no cambian el curso de la historia: simplemente catalizan”. La historia nos ayuda a entender el presente. La del método científico está formada por multitud de eslabones, por un sinnúmero de personas que la forjaron, la mayoría de ellas desconocidas. La historia es un proceso plagado de actores entre los que un pequeño número alcanzaron mayor relevancia, bien sea por su intuición, por su perseverancia, por su combatividad, por su ejemplaridad, por su exposición, incluso por su suerte o por la buena “venta” de su relato… Estos personajes cargan finalmente con la fama, a veces presentados como actores únicos. Pero no hay que olvidar que son uno más dentro de la historia y que hay que verlos como hitos en el camino: lo importante es el trayecto, la vía que nos lleva de un punto a otro; los hitos nos ayudan a orientarnos y nos dicen en qué punto nos encontramos. Hecha esta salvedad, no me resigno a no incluir a cinco, solo cinco, personajes considerados cruciales en el nacimiento del método científico. Por supuesto que hay cientos y miles más, pero esos cinco, pienso, nos ayudan a entender los hechos.
La primera batalla abierta entre teología y ciencia fue una batalla astronómica. El geocentrismo imperante era difícil de encajar con las observaciones reales del movimiento de los astros, por mucho que dijeran Aristóteles, los escritos, los padres fundadores o el sursuncorda. Veamos cómo fue esta disputa que marca el fin del dominio del pensamiento deductivo, el ascenso del inductivismo y la forja del método científico.
El personal veía todos los días cómo el Sol, las estrellas, todo el firmamento se movía aparentemente en torno a la Tierra. Por tanto, era lógico pensar que la Tierra ocupaba un lugar central alrededor del que giraba el universo. Aristóteles así lo sancionó, estableciendo que los astros, incluido el Sol, giraban en torno a la Tierra en esferas fijas y que todas sus trayectorias eran círculos perfectos. Y Aristóteles era una autoridad. Posteriormente, Ptolomeo acabó la faena.
Pero había hechos, datos, que no cuadraban con esta explicación. Por ejemplo, Marte, y también Venus, seguían trayectorias aparentemente erráticas: unas veces parecían ir hacia delante y, otras, hacia atrás. Aristarco de Samos, ya en el siglo III AC, propuso una hipótesis que podría explicar estos movimientos: el heliocentrismo. Es el Sol quien está en el centro y los planetas, incluida la Tierra, son quienes giran en torno a él. El rechazo a esta posible explicación fue al parecer unánime, pues contradecía el sentido común y la experiencia diaria, que veía al Sol salir por el este y ponerse por el oeste. Así que la doctrina del geocentrismo de Aristóteles, perfeccionada por Ptolomeo, se mantuvo como la verdadera durante los siglos siguientes.
Pasada la Edad Media, Nicolás Copérnico (1473-1543) resucita las ideas de Aristarco y propone un sistema, la verdad que bastante imperfecto, de órbitas circulares en torno al Sol. Mediante observaciones a simple vista (no existía todavía el telescopio) y cálculos geométricos da cuenta del heliocentrismo y de los tres movimientos principales de la Tierra –rotación, traslación y precesión-, ordena los planetas conocidos según su distancia al Sol y explica que los aparentes movimientos retrógrados de algunos planetas son solo un efecto óptico debido a las diferentes velocidades de traslación. Probablemente por miedo a la censura de la Iglesia (él era eclesiástico) tardó mucho tiempo en publicar sus hallazgos. Finalmente lo hizo, dedicando su libro “De revolutionibus orbium coelestium” al Papa y con un prefacio (se dice que agregado por su editor) en el que indica que la teoría del movimiento terrestre es solo una hipótesis. Más que los católicos, Lutero y Calvino le dieron mucha caña al bueno de Copérnico, recordándole que, según la Biblia, Josué ordenó al Sol que se detuviera, no a la Tierra, y que en los Salmos se dice que “También está establecido que el mundo no puede moverse”. Copérnico no fue inicialmente sancionado y falleció al poco tiempo de la publicación de su libro.
Johannes Kepler (1571–1630) trabajó con Tycho Brahe (exponente del geocentrismo “alternativo” y propulsor de las medidas sistemáticas de la posición de los astros), a quien sucedió como matemático imperial, teniendo acceso a la ingente cantidad de datos recopilados por éste. Al contrario que Brahe, quien propugnaba que la Tierra estaba fija, el Sol giraba en torno a ella y el resto de planetas lo hacía en torno al Sol, Kepler fue defensor de las ideas de Copérnico y revolucionó la astronomía con la formulación de tres leyes esenciales. Primera: los planetas giran siguiendo órbitas elípticas en torno al Sol, que está colocado en uno de los focos de la elipse; segunda: la línea imaginaria que une a un planeta con el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales, luego el planeta se mueve a mayor velocidad cuando está cerca del Sol que cuando está más lejos; tercera: el cuadrado del período orbital de un planeta es directamente proporcional al cubo de la distancia media que lo separa del Sol. Mediante cálculos matemáticos fue capaz de predecir el tránsito de Venus de 1631 –alineación del Sol, Venus y la Tierra-, que él no llegó a ver pero que demostró lo acertado de su hipótesis. No deja de ser curioso el hecho de que Kepler llegara a estos hallazgos intentando demostrar que los planetas seguían trayectorias simples y puras (el círculo, el óvalo) pues pensaba que Dios (al parecer era profundamente religioso) no utilizaría formas complejas. También es notable que se ganara gran parte de su sustento haciendo cartas astrológicas, pues decía que el emperador no solía hacer efectivo su sueldo.
Galileo Galilei (1564–1642), considerado por muchos (Albert Einstein y Stephen Hopkins entre ellos) como el padre de la ciencia moderna, fue coetáneo de Kepler, con quien mantuvo una relación peculiar: ambos heliocentristas convencidos y cautelosos con la Iglesia, opuestamente distantes en temas concretos como las órbitas elípticas, el telescopio, la causa de las mareas… En una carta a Kepler Galileo dice: "Como tú, yo acepté la posición copernicana hace varios años... Sin embargo, no me he atrevido hasta ahora a sacarla a la luz, asustado por la suerte de Copérnico mismo, nuestro maestro, quien ganó fama inmortal entre unos pocos, pero fue ridiculizado y deshonrado por la gran multitud (pues los tontos son numerosos)".
Galileo fue el típico hombre renacentista: matemático, físico, astrónomo… Convencido de que la observación, la experimentación y la medida meticulosa eran fundamentales para mejorar el conocimiento de la esencia de la naturaleza estudió, y sentó muchas de sus bases, la dinámica de los cuerpos en movimiento, la caída de graves (son legendarios sus experimentos desde la torre de Pisa, sean ciertos o no), geometría, mecánica –sobre la que escribió un libro-, construyó un telescopio y realizó múltiples observaciones astronómicas. Copernicano convencido se dedicó con ahínco a buscar pruebas que apoyaran el heliocentrismo o contradijeran el geocentrismo. La observación de una nova fue una prueba contra la inmutabilidad del cielo aristotélico; la observación de la luna le llevó a descubrir sus irregularidades, desechando el concepto de una luna perfectamente esférica y traslúcida que defendió Aristóteles; el descubrimiento de las lunas de Júpiter fue un claro ejemplo de que no todos los cuerpos celestes giraban en torno a la tierra (ni tampoco en torno al Sol, como defendía Copérnico), etc. Finalmente publica Sidereus nuncius (El mensajero de las estrellas) con todos sus hallazgos, obteniendo éxito y fama personal. Descubrirá más tarde las fases de Venus, mucho más fáciles de explicar en un sistema heliocéntrico que en uno geocéntrico, y las manchas solares, cuyo movimiento apoya el movimiento de la Tierra en torno al Sol. El Colegio Romano llega a sancionar que las observaciones de Galileo son correctas, pero sin mencionar nada sobre la interpretación de las mismas. Su sistema de trabajo es crucial: observación, recopilación de datos, interpretación y publicación, de modo que otros puedan reproducir sus resultados.
Lógicamente los geocentristas no están de acuerdo y empiezan a organizarse contra él. La dificultad de refutar sus hallazgos hace que las críticas pasen al aspecto religioso (nuevamente Josué, los salmos, etc.). El Santo Oficio pone sus ojos en él. La polémica empieza a centrarse no tanto en que existan pruebas que apoyen la teoría heliocéntrica sino en la no demostración de la falsedad de la geocéntrica. Galileo es llamado a Roma, donde se le pide una prueba irrefutable de la rotación de la Tierra en torno al Sol, que no puede presentar. Su forma de trabajo le hace proponer una explicación que es la más probable, mucho más que la geocéntrica, pues explica mejor lo que cualquiera puede observar; pero no tiene pruebas irrefutables. La inquisición inicia una causa –no contra Galileo- y sanciona que la teoría copernicana es una herejía. Se le indica a Galileo que no debe presentar el heliocentrismo como una teoría, sino como una mera hipótesis, equivalente al geocentrismo de Ptolomeo. Galileo no lo hace. Su amigo el cardenal Barberini, al parecer, lo protege. Pero Galileo, tras un ataque por escrito de Grassi, científico jesuita muy influyente, ridiculiza a Grassi, poniendo a mucha gente en su contra. El ascenso de Barberini al papado le da a Galileo unos años de tranquilidad. En 1632 publica Diálogo sobre los principales sistemas del mundo, un diálogo entre un copernicano, un intelectual y Simplicio, un aristotélico de corto alcance. En el libro, Galileo se pasa por el forro la prohibición del Santo Oficio y enfatiza la doctrina copernicana, se burla del geocentrismo y aporta nuevas pruebas (las manchas del sol y el estudio de las mareas). Algunos dicen que Simplicio es una caricatura del Papa, lo que al pontífice no le hace gracia. Galileo lo niega. La Inquisición se pone en marcha porque Galileo ha quebrantado la prohibición de presentar las teorías de Copérnico como mera hipótesis y de presentar nuevas pruebas. Le abren proceso. Ante la dificultad de obtener pruebas contra él (además, el libro se había publicado tras pasar la censura eclesiástica) le conminan a confesar motu proprio o ser sometido a tortura. Galileo confiesa que ha contravenido la orden del proceso anterior. Seguidamente se le conmina a abjurar de sus ideas y Galileo lo hace (dice la leyenda, poco creíble dada la situación, que tras ello Galileo pronuncia la famosa frase Eppur si muove). Es condenado a prisión perpetua, que el Papa conmuta por arresto domiciliario perpetuo.
Galileo falleció en 1642 y hasta 1741 la Iglesia no autorizó la publicación de obras sobre el heliocentrismo. Aunque homenajeado por varios Papas, Galileo no ha sido jamás rehabilitado. Es más, el cardenal Ratzinger, luego Benedicto XVI, defiendió en varias ocasiones que Galileo tuvo un juicio justo en el que el tribunal tuvo un comportamiento más científico que él.
La importancia de Galileo estriba no solo en su método de trabajo, utilizado por muchos otros, sino en la confianza en ese método y en su oposición al dogmatismo. Como dice Russell “El conflicto entre Galileo y la Inquisición no es meramente el conflicto entre el libre pensamiento y el fanatismo, o entre la ciencia y la religión: es además un conflicto entre el espíritu de inducción y el espíritu de deducción.”
René Descartes (1596-1650), filósofo, matemático, físico, es el autor de la frase que titula esta serie: Cogito ergo sum. En el ambiente de la época, Descartes se plantea la duda sistemática como ejercicio inicial para el conocimiento: hay que dudar de todo lo que se nos ha enseñado, de todo lo que se da por sabido o cierto. En ese proceso llega a una conclusión que expone en su tratado Discurso del Método: “Mas, enseguida, advertí que, aunque quería pensar que todo era falso, era preciso que yo, quien lo pensaba, fuese algo. Y notando que esta verdad: yo pienso, por lo tanto soy, era tan firme y cierta, que no podían quebrantarla ni las más extravagantes suposiciones de los escépticos, juzgué que podía admitirla, sin escrúpulo, como el primer principio de la filosofía que procuraba”. Este es el origen de la famosa frase: si pienso es porque existo. A partir de este punto uno puede construir su conocimiento y, para ello, Descartes propone un método que se basa en los siguientes postulados: a) evidencia: se debe aceptar como verdadero solo lo que se presenta claro y distinto, sin lugar a dudas; b) análisis: hay que dividir los problemas complejos en tantas partes simples como sea posible; c) síntesis: someter a un orden los pensamientos, empezando por lo más simple y alcanzando gradualmente lo más complejo; d) enumeración: finalmente, someter a revisión y comprobación cada uno de los pasos de nuestro razonamiento intentando reconocer errores u omisiones. Mucho se ha escrito sobre el hecho de que Descartes resumió, o copió, lo que otros habían dicho antes que él. Lo cierto es que, al final, él se quedó con la fama de padre del racionalismo. Se sabe que Descartes había leído y sabía de las vicisitudes de Galileo, por lo que tuvo que ser prudente en sus publicaciones.
El último de mis cinco héroes es Sir Isaac Newton (1643-1727), un pirado inglés que hizo de todo. Enumerar todos sus descubrimientos y contribuciones a la ciencia nos llevaría a una lista interminable. Basten unos ejemplos: naturaleza de la luz y de su refracción, leyes de la mecánica clásica (que llevan su nombre), cálculo infinitesimal, binomio de Newton, velocidad del sonido, mecánica de fluidos, convección térmica y, sobre todo, la Ley de la Gravitación Universal. Como todos, también tuvo sus contrastes: ferviente arriano (corriente que niega la Trinidad) y miembro del Trinity College; excelso científico, pasó media vida buscando la piedra filosofal o el elixir de la vida –lo que le costó alguna que otra intoxicación- cuando la alquimia estaba prohibida; hábil polemista, en cuanto fue nombrado presidente de la Royal Society canceló a Hooke, con quien había mantenido correspondencia fecunda y con quien se había enemistado por sus disputas en torno a la gravitación (Hooke había entrevisto la gravitación antes que Newton) o la óptica; orgulloso de su importancia, mantuvo una agria disputa con Leibnitz sobre quién había ideado primero el cálculo infinitesimal –hay quien dice que ambos habían llegado a él por distintos caminos y de forma independiente-, disputa que solo cesó con la muerte de Leibnitz; religioso, excelente matemático, perdió una fortuna especulando con el comercio de los Mares del Sur, llegando a escribir: “puedo predecir el movimiento de los cuerpos celestes, pero no la locura de las gentes”.
Newton publicó en 1687 los Philosophiae naturalis principia mathematica, conocidos como los Principia. En este libro enuncia los principios del movimiento, enumerando las tres Leyes de la Dinámica, hoy conocidas como Leyes de Newton. Primera: “Todo cuerpo permanecerá en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado por fuerzas externas a cambiar su estado”. Galileo y Descartes ya habían enunciado esta ley; Newton la generaliza y la formula, rompiendo así con la física aristotélica, de modo que cualquiera puede comprobar experimentalmente lo acertado de su fórmula. Segunda: “El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz externa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime”, dando origen a la famosa fórmula F= ma. Tercera: “Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria; las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentidos opuestos”. También en los Principia desarrolla la Ley de la Gravitación Universal, que establece que la fuerza de atracción entre dos cuerpos es directamente proporcional a una constante universal –G- y al producto de sus respectivas masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Esta fuerza la experimentan todos los cuerpos en el espacio y la resultante de la combinación de todas estas fuerzas es la que mueve los cuerpos celestes. Con ella, Newton cierra el círculo, demostrando las ideas de Copérnico, dando prueba contundente a las Leyes de Kepler y afianzando y refinando los escritos de Galileo. El movimiento de los cuerpos celestes es calculable matemáticamente y “los planetas ni se mueven exactamente en elipses, ni giran dos veces según la misma órbita”.
A partir de este momento, el conocimiento basado en la observación, en la experiencia, va permeando todos los aspectos del conocimiento: geología, química, biología… El método científico es ya imparable, aunque seguirá topando –aún lo hace hoy en día- con la estenosis mental de muchos congéneres, que prefieren la magia o el dogma.
Tradicionalmente se han señalado dos componentes en el método científico, uno considerado ascendente y otro descendente. El componente ascendente utiliza el razonamiento inductivo para, desde el estudio de los hechos o datos crudos, llegar a una explicación que no supone una verdad absoluta, sino una aproximación –generalmente de tipo estadístico- a la verdad. Suele decirse que se pretende alcanzar la mejor explicación posible hasta el momento, o la más probable. Se alcanza así una hipótesis. El grado de robustez de la hipótesis es lo que permite que se convierta en una Teoría. La forma habitual de contrastar la hipótesis, o la teoría, es buscarle las cosquillas: intentar falsarla, encontrar el fallo, el dato que no explica o, por el contrario, idear la forma en que podamos demostrarla. Y esto suele hacerse utilizando el pensamiento deductivo, el componente descendente del método. La forma suele ser: Si la teoría es cierta y determinado fenómeno está sujeto a las reglas de dicha teoría, debería ser demostrable que los datos del fenómeno cumplen la teoría. Si no lo hacen puede deducirse que la teoría no es cierta. Si los datos se cumplen, demuestran la teoría. Como señala Russel, “La ciencia, en su último ideal, consiste en una serie de proposiciones dispuestas en orden jerárquico; refiriéndose las de nivel más bajo en la jerarquía a los hechos particulares y las del más alto, a alguna ley general que lo gobierna todo en el universo. Los distintos niveles en la jerarquía tienen una doble conexión lógica: una hacia arriba y la otra hacia abajo. La conexión ascendente procede por inducción; la descendente, por deducción.”
Lo que se ha llamado el hipotético-deductivismo es una forma habitual de la ciencia, donde los datos generan hipótesis o teorías que son viables mientras nuevas observaciones no las contradigan. El buscar estas observaciones que derrumben hipótesis o teorías vigentes es uno de los objetivos de la ciencia. Según Karl Popper, cualquier hipótesis científica tiene que ser falsable. Si no lo es –si no podemos decir ¿y si no?- no es una hipótesis científica, es un dogma.
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