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lunes, 18 de junio de 2012

Teoría, Ley y Hechos en Ciencia...

Cada vez que un ignorante científico desprecia la Relatividad y/o Evolución por ser "solo una Teoría", dios añade una dimensión a las cuerdas... (Visto en Twitter)


A menudo se escucha la ingenua crítica a la ciencia que dice “es sólo una teoría”, tratando de indicar que no está “demostrada” y que una vez “demostrada” se convertirá en una ley o un hecho. Esto no es sorprendente debido a que tal noción es consistente con lo que a veces se nos enseña incorrectamente en las clases de ciencia general de la escuela. La afirmación es, no obstante, completamente falsa y demuestra dos malentendidos comunes sobre la ciencia.

El primer malentendido es que la ciencia “demuestra” teorías. Las teorías nunca se “demuestran”, sólo se confirman mediante la observación; pero tal confirmación siempre es provisional. No importa cómo de bien o cuánto ha sido confirmada una teoría científica, siempre está sujeta a falsación o corrección por nuevas observaciones.

Por ejemplo, considera la Teoría de la Mecánica Newtoniana. Durante 200 años, fue el estándar incontestable de “verdad” científica. Su éxito fue tan grande que algunos filósofos (Kant) afirmaron que no sólo era una teoría empíricamente confirmada, sino que era una “verdad a priori”. Ahora la conocemos mejor. A velocidades muy altas y distancias muy pequeñas, la Teoría de la Mecánica Newtoniana ha sido concluyentemente falsada. Ha sido reemplazada por la combinación de las Teorías de la Relatividad y la Mecánica Cuántica. Aún así, la Mecánica Newtoniana sigue siendo una excelente aproximación a estas teorías más correctas bajo lo que podríamos llamar condiciones normales, así pues, incluso cuando es falsada, una teoría científica puede seguir siendo útil.



El segundo malentendido es que una teoría es una ley o hecho “no demostrado”, o, a la luz de lo anteriormente comentado, una ley o hecho no confirmado. Las teorías científicas, leyes y hechos son tres tipos distintos de afirmaciones. Unos pocos ejemplos históricos ilustrarán las diferencias.

La Ley de las Proporciones Fijas afirma que los elementos químicos se combinan entre sí en proporciones enteras fijas por peso. Está basada en hechos como: el dióxido de carbono consta de 3 partes de carbono y 8 partes de oxígeno. La Teoría Atómica de la Materia (Dalton) intentó explicar por qué esto es cierto. La Teoría Mecánico Cuántica de la Estructura Atómica (Bohr, Heisenberg, Pauli, Pauling, et al) explica por qué esto es sólo aproximadamente cierto y cuándo es demostrablemente falso.

Las Leyes de Mendel afirman que las características heredadas se propagan a las siguientes generaciones en frecuencias expresables como ciertas proporciones enteras simples. Está basada en varios hechos que Mendel observó en plantas de guisantes. La Teoría de la Genética Molecular (Sutton, Morgan, Dobzhansky, McClintock, Watson, Crick, et al) no sólo explica por qué las Leyes de Mendel son aproximadamente ciertas, sino también por qué y cuándo son demostrablemente falsas.

La Ley de Hubble afirma que la velocidad a la que una galaxia distante se aleja de la Tierra es directamente proporcional a su distancia a la Tierra. Está basada en ciertos hechos, incluyendo los desplazamientos al rojo en el análisis espectrográfico de la luz de cierto tipo de estrellas. La Teoría del Big Bang (Friedmann, LeMaitre, Gamov, et al), basada en la Teoría de la Relatividad General (Einstein), explica por qué la Ley de Hubble es aproximadamente cierta.


Ahora, antes de intentar hacer alguna definición implícita, vamos a volver sobre la falacia de la escuela que afirma que: “Una hipótesis se convierte en teoría, y luego en ley, conforme aumenta el grado de demostración”. Una hipótesis es, efectivamente, una idea que requiere una mayor investigación. Cuando está suficientemente confirmada, una hipótesis puede convertirse en una teoría, una ley o un hecho. ¿”Un hecho”?, podríamos preguntarnos. ¿”Los hechos no son ciertas cosas que no requieren confirmación?” Este es otro malentendido común.

Una breve historia de la Mecánica Newtoniana espero que ayude a ilustrar la naturaleza de los hechos científicos:
Galileo, podría decirse que el primer científico moderno, supuestamente dejó caer bolas desde la Torre Inclinada de Pisa. Probablemente no lo hizo, sino que Galileo experimentó con bolas rodando sobre planos inclinados y formuló tal vez la primera ley rigurosa de la cinética y el movimiento de caída libre (s = 16t2). Hizo distintas observaciones – una bola rodando por un plano inclinado 30 grados viaja X centímetros tras un segundo, 4X centímetros tras dos, 9X centímetros tras tres...– lo cual se convirtió en los hechos resumidos por sus leyes. Las observaciones precisas son cómo la ciencia reemplaza los hechos cotidianos, tales como “las cosas caen cuando las sueltas”, con hechos científicos. Pero algunos hechos cotidianos, tales como “los objetos pesados como las rocas caen más rápido que los ligeros como las plumas”, deben rechazarse cuando se examinan científicamente. Nota que también los hechos de Galileo dependen de una nueva idea (¿o teoría?) del tiempo como un parámetro regular y medible (Galileo se supone que usó su pulso).

Newton generalizó el trabajo de Galileo con su Teoría de la Mecánica (incluyendo la Ley F = ma) y su Ley de la Gravitación Universal (F = GMm/r2), ambas presentadas en el monumental trabajo, “Mathematical Principles of Natural Philosophy" (Principios Matemáticos de la Filosofía Natural). Estas dejaron a las Leyes de Galileo como casos especiales aproximados. La Ley de la Gravitación de Newton estaba basada en una misteriosa fuerza atractiva entre dos masas cualesquiera. La fuerza es “misteriosa” debido a que de hecho lo era, al menos para Newton. Lo intentó, pero nunca tuvo éxito al formular una teoría de la gravedad, la cual podría explicar “por qué” su ley universal era cierta o “cómo” funcionaba. Usando su Ley de la Gravitación y su Teoría de la Mecánica, Newton fue capaz de explicar numerosos hechos (el movimiento de los planetas en el cielo, el movimiento de las mareas, etc.) y leyes (las de Kepler y Galileo).


Einstein desarrolló una teoría de la gravedad, conocida como Relatividad General, la cual explica “cómo” funciona la gravedad y “por qué” la Ley de Newton de la Gravitación Universal es aproximadamente cierta. La Teoría de la Relatividad (Especial y General) también predijo que la Teoría de la Mecánica de Newton estaría equivocada a energías muy altas; tales medidas de masa, tiempo y distancia variarían dependiendo de la velocidad del observador. Esta predicción se ha verificado en millones de observaciones experimentales en aceleradores de partículas. Pero bajo condiciones normales – las que nos encontramos en la vida cotidiana – la Mecánica Newtoniana es una excelente aproximación a estas teorías más correctas; y sigue siendo la base de la ciencia subyacente a la mayor parte de apicaciones de ingeniería.

Nota cómo los términos “hecho”, “ley” y “teoría” se usan en los ejemplos anteriores. Esto es consistente con la forma en que se usan y comprenden habitualmente en ciencia. Los hechos científicos, leyes y teorías son tres tipos distintos de afirmaciones. Uno a veces escucha la palabra “teoría” usada en lugar de la palabra “hipótesis”, como en “Tengo una teoría que...”, pero este es un abuso de la palabra, posiblemente motivado para evitar una palabra con un sonido pretencioso como “hipótesis”. Si se pide una definición formal de los términos, se podría dar:

Un hecho científico es una observación controlada, repetible y/o rigurosamente verificada.

Una ley científica es una afirmación de una regularidad observada entre hechos, a menudo expresable como una simple relación matemática.

Una teoría científica es un marco de trabajo conceptual integrado para razonar sobre una clase de fenómenos, los cuales son capaces de coordinar hechos existentes y leyes y a veces proporcionar predicciones de otros nuevos.


Las teorías a menudo explican “por qué” leyes y hechos son “ciertos” o “cómo funcionan”. En lo discutido anteriormente, nota que las teorías a menudo tienen múltiples nombres asociadas a ellas. Esto no es sorprendente debido a que las teorías son mucho más complejas. Observa que no sólo teorías y leyes, sino que también los hechos pueden ser falsados. El “hecho” anterior a Galileo de que los objetos pesados caen más rápido que los ligeros fue falsado. El “hecho” Newtoniano de que la masa, tiempo y distancia no varían con la velocidad fue falsado. El “hecho” químico de que sólo hay tres formas elementales de carbono – diamante, carbón y grafito – fue falsado.

Este último hecho falsado es otro ejemplo de interrelación entre hipótesis, hecho y teoría. Ahora considera a los químicos de la Universidad Rice que formaron la “hipótesis” de que había otra forma elemental de carbono en la que los átomos se “curvaban” en una “pelota de fútbol” esférica. La Teoría de la Mecánica Cuántica no parecía decir que fuese imposible. Por lo que experimentaron, y descubrieron el Carbono-60 o “BuckminsterFullereno”. No es una teoría o una ley; ¡es un Hecho! Aunque un hecho que sólo puede afirmarse y se comprenden los términos de la Teoría Atómica de la Materia. Esto no es algo poco común. Muchos hechos científicos están “cargados de teoría”, lo que significa que sólo pueden afirmarse en términos proporcionados por una teoría científica. Los hechos espectrográficos que apoyan la Ley de Hubble están igualmente “cargados de teoría”.

Otro caso: en su uso normal, la palabra “evolución” a menudo se refiere tanto al hecho como a la teoría. La evolución es un hecho. Se ha observado directamente. La evolución es el cambio con el tiempo en la distribución de los alelos genéticos (“genes”) de una población. En este sentido, son poblaciones las que evolucionan y no los individuos. La evolución se ha observado en numerosas situaciones. Una población de una única especie –los individuos son capaces de aparearse y reproducirse– puede quedar separada y sujeta a un entorno distinto. Con el tiempo, la distribución de alelos en las dos poblaciones divergirá. En algún punto, los individuos de las dos poblaciones, no serán capaces de aparearse y reproducirse entre sí. Una única especie ha evolucionado en dos. La evolución es un hecho observado.


La Teoría de la Selección Natural de Darwin, aumentada por la Teoría de la Genética Molecular, explican el hecho de la evolución, así como los hechos del registro fósil y muchas otras cosas de la biología moderna. Observa la palabra “aumentó”. La posterior teoría no falsó la idea de Darwin de selección natural, sino que la enriqueció y extendió, proporcionando explicaciones a fenómenos que Darwin simplemente había observado. Esto también es algo común en el desarrollo de la ciencia. La Teorías Clásicas del Calor, Energía y Termodinámica aumentaron de forma similar la Teoría de la Mecánica Newtoniana sin falsarla.

La palabra “evolución” a veces se usa para referirse a la combinación de hechos de la evolución, las dos teorías mencionadas antes y las hipótesis de que toda la vida en la Tierra ha evolucionado a partir de un ancestro común. Aunque este último componente está etiquetado como hipótesis, está tan bien confirmado que casi podríamos llamarlo hecho. Un apunte histórico interesante es que Darwin nunca usó la palabra “evolución” en su monumental trabajo, “The Origin of Species“ (El Origen de las Especies). En este uso, la evolución es esencial a la biología moderna. Se dice que nada en la biología tiene sentido si no es a la luz de la evolución...



Fuentes:
Ciencia Kanija (www.cienciakanija.com)
Theory, Law and Fact in Science. ©James S. Freeman, 2002
The Mathematical Principles of Natural Philosophy (1729) Newton's Principles of Natural Philosophy, Dawsons of Pall Mall, 1968; Opening pages of the Principia up to the three laws of motion; opening pages of Book III, The System of the World, with rules for Philosophy, plus the closing comments with his view of God, etc.

miércoles, 14 de marzo de 2012

Estudiando para un examen...


Te encuentras estudiando para presentar un examen de determinada materia. Y justo en la parte que consideras de mayor atención: "Tengo ganas de orinar", piensas. Intentas aguantar un poco, pero no puedes ni leer media página más. Te paras y te diriges al baño a vaciar la vejiga. Terminas y el sonido del agua cayendo mientras te lavas las manos te recuerda que hace dos temas tenías sed. Te diriges a la cocina, entras y te sirves un vaso con agua; mientras lo sirves, alcanzas a ver una fruta. No sabes qué piensas, pero la tomas y te sientas en la sala para devorarla. El sonido del silencio te aburre y decides encender el televisor mientras terminas de comer tu fruta.

Listo, es hora de tirar los residuos de la fruta, te diriges nuevamente a la cocina para hacerlo y descubres que olvidaste beber el vaso de agua por el que fuiste en primera instancia. Te calmas una sed que ya habías olvidado tener y recuerdas que estabas estudiando. Retomas el camino rumbo a tu cuarto, pero antes debes hacer una pausa en la sala para apagar el televisor. ¿Qué sucede? Ahora no encuentras el control remoto. Consumes tiempo buscándolo, y justo cuando aparece el control, pasa algo en la televisión que captura tu atención.

Te sientas un momento mientras terminas de ver eso que te interesó. Sin darte cuenta, ya perdiste una hora frente al televisor. Reaccionas: "Ah caray, yo estaba estudiando". Por fin apagas el televisor y te diriges a tu cuarto.

Tomas tu material de estudio, te pones cómodo y reinicias, con todo el interés del mundo, en la página donde habías puesto pausa para ir a orinar para después tomar agua para después comer una fruta y para terminar viendo televisión... "Ya me perdí", piensas, y te regresas un par de páginas para recordar y retomar el ritmo de estudio. Avanzas un par de líneas y recuerdas la serie o película esa que tienes pendiente por ver. Sueltas el libro y tomas la computadora, googleas el título de la serie o película para visualizarla online, la encuentras, presionas play y pausa: "para que se vaya cargando mientras sigues estudiando", vilmente te mientes.

Sin saber cómo, ya estás leyendo sobre nada relacionado con la materia de la cual es tu examen y tienes otras diez pestañas (con temas muy diferentes pero que de alguna manera extraña terminaron conectados) abiertas en el navegador.

Mira, ya terminó de cargarse tu película. Le picas al play. ¿Y el estudio? Evocas esa frase célebre tan propia del mexicano: Ya ni pedo. Al rato te regresaras un capítulo entero para recordar y retomar el ritmo de estudio.

¿Distraído? Para nada. Solo vives atento a todo.

sábado, 10 de diciembre de 2011

Finales...


Estamos en plenos finales y la mayoría de las carreras (Medicina en mi caso y el de muchos de ustedes) en casi todas las universidades tiene la misma peculiaridad: en finales los profesores creen que su clase es la única materia que tuviste durante el curso. Los temas y/o trabajos son tan extensos que no te queda de otra más que estudiar toda la noche, toda la mañana y luego dedicarle un poco más.

Para todos los que saben de que hablo tengo esta breve revisión de algunas posibilidades:

Coca cola con aspirina
Calificación: ¿Todavía crees en el niño Dios y los reyes magos?
Riesgos: Que tus compañeros se rían de tu ingenuidad.

No sé de donde se saco que un analgésico (aspirina) mezclado con una bomba de azúcar (coca cola) te podría salvar de las garras de morfeo durante tiempos prolongados. El azúcar te da un empujón muy limitado, luego viene algo a lo que los anglosajones llaman "sugar crash" en la que básicamente el cuerpo produce demasiada insulina a fin de balancear el nivel de glucosa en la sangre, produciendo hipoglicemia, que no es más que un factor de la fatiga crónica.



Café, mucho café.
Calificación: Conservador
Riesgos: Esos viajes al baño sí quitan tiempo

El café sigue siendo una buena opción para esas desveladas: es rico, relativamente barato y no está mal visto por nadie. Ahora, no todos los cafés son iguales. Los asiduos a esta bebida bien saben que la maquina de expressos hace milagros. Una taza de café instantáneo contiene aproximadamente 90 mg de cafeína, un café de grano 120 mg y un café exprés entre 200 y 300 mg. En lo personal el expreso doble me parece la mejor opción, pero hay gente más (como yo) y menos sensible a la cafeína.


Latas y latas de Red Bull
Calificación: Vanguardista
Riesgos: para los bolsillos

Estas latas amigas de los borrachos dan un boost energético a altas horas de la madrugada. Eso de las vitaminas y la taurina es puro cuento, la principal razón por la que estas latas resucitan muertos es por la cafeína y el azúcar que viene concentrado como jarabe. El problema del Red Bull y de las otras miles de bebidas energéticas que le siguieron es el precio. Para no sufrir el "sugar crash" mencionado anteriormente habría que estar tomando esta porquería continuamente, estamos hablando de unas ocho latas en un lapso de 12 horas, lo cual sale entre $240 y $300 pesos mexicanos, con esa cantidad de dinero es mejor pasar a las siguientes opciones.


Pastillas de cafeína
Calificación: Hardcore
Riesgos: ¿Quieres saber qué se siente tener Mal de Parkinson?

Estas las consigues en cualquier tienda GNC (General Nutrition Center), te costarán entre $200 y $300 pesos mexicanos. Producen básicamente el mismo efecto que el café, el malestar estomacal es un poco menor y la cafeína es extraída del guaraná. Se dice que la cafeína del guaraná es diferente porque no se suelta de golpe sino que se absorbe paulatinamente por el cuerpo. El efecto de una taza de café te puede durar media hora mientras que el efecto de una pastilla de cafeína de guaraná te durará una hora.

Ahora, aquí todo depende de la cantidad de pastillas ingeridas. Hay que ser cuidadosos con la dosis porque la cafeína es tóxica en grandes cantidades. Una cantidad con peligro de muerte sería 100 de estas pastillas en una persona de 70 Kg, lo cual es muy difícil de lograr.

Aquí una pequeña descripción de los efectos:
2 a 5 pastillas: Animado, alegre.
6 a 10: pequeños problemas de concentración, movimientos musculares involuntarios.
11 a 15: Sudoración en frío, problemas de coordinación, temblorina general. Incapacidad de llevar una conversación coherente.
16 a 20: Te tiemblan las pupilas de los ojos cuando te los ves en el espejo.


Modafinilo (Modiodal en México)
Calificación: XXX
Riesgos: Los chimpancés utilizados en experimentación se lo auto-administraban. Saquen conclusiones.

La sustancia activa de este medicamento se llama Modafinilo, y en México la consigues como Modiodal. Y claro, como todo en México la consigues en la farmacia del ahorro pidiéndola al dependiente. Cuesta entre $270-$300 pesos mexicanos y trae 7 pastillas.

Para los que les quede duda: "En pruebas sobre gente sana como los pilotos del ejército [Fuerza aérea norteamericana], modafinilo ha permitido mantener personas despiertas durante casi dos días mientras que han permanecido enfocados, alertas y tan capaces de lidiar con problemas como los bien descansados. Luego, después de ocho horas de buen descanso, pueden levantarse y hacerlo por otras cuarenta horas, hasta que finalmente tienen que ponerse al corriente con el sueño" (Washington Post)

Es una cosa realmente impresionante, te tomas una de estas tres o cuatro horas antes de que te vaya a dar muchísimo sueño y siente como si hubieras vencido a morfeo en su propio juego. El modafinilo fue descubierto como tratamiento para las personas con narcolepsia -gente que se queda dormida repentinamente en circunstancias cotidianas- y recientemente fue aprobado por la FDA como tratamiento para las personas que trabajan en turnos variantes.

Su ventaja es que no te pone como el café, nervioso y/o afectado en tu capacidad de concentración. Simplemente sientes como si hubieras dormido. Sin embargo, tu cuerpo sí siente la desvelada: tienes los ojos rojos y te duelen partes del cuerpo simplemente porque a tu cuerpo sí le falta descansar. El modafinilo no te quita la capacidad para dormir, se recomienda que lo mejor es tomarte una siesta de dos horas justo después de tomarte la pastilla y despertarás bastante fresco.



Nota aclaratoria
No hay mejor remedio para el sueño que descansar bien. Empiecen sus trabajos finales y/o estudio con anticipación, si lo dejan todo para el final acabarán como muchos, experimentando con cuanto se les atraviese. No tomen esto como una incitación a desvelarse, sino como un remedio o sugerencia cuando no les quede de otra.