INVESTIGACIÓN DE LA COMPRENSIÓN: ¿Qué entendemos realmente por investigación y cómo nos ayuda a entender las cosas? Aquellas personas que busquen pruebas que provengan de cualquier investigación en ciencia se verán tristemente decepcionadas.

Como astrofísico, vivo y respiro ciencia. Gran parte de lo que leo y oigo está redactado en el lenguaje de la ciencia, que para los forasteros puede parecer poco más que jerga y galimatías. Pero hay una palabra que rara vez se pronuncia o se imprime en la ciencia y es «prueba». De hecho, la ciencia no tiene mucho que ver con «demostrar» nada.

Estas palabras pueden haber provocado que una expresión de preocupación aparezca en su cara, especialmente cuando los medios de comunicación nos dicen continuamente que la ciencia demuestra cosas, cosas serias con consecuencias potenciales, como que la cúrcuma puede aparentemente reemplazar 14 medicamentos, y cosas más frívolas como que la ciencia ha demostrado que la mozzarella es el queso óptimo para la pizza.

Seguramente la ciencia ha demostrado estas, y muchas otras cosas. No es así!

El camino del matemático

Los matemáticos demuestran cosas, y esto significa algo muy específico. Los matemáticos establecen un conjunto particular de reglas básicas, conocidas como axiomas, y determinan qué afirmaciones son verdaderas dentro del marco.

Una de las más conocidas es la antigua geometría de Euclides. Con sólo un puñado de reglas que definen un espacio perfecto y plano, innumerables niños a lo largo de los últimos milenios han sudado para demostrar la relación de Pitágoras para los triángulos rectángulos, o que una línea recta cruzará un círculo como máximo en dos lugares, o una miríada de otras afirmaciones que son ciertas dentro de las reglas de Euclides.

Mientras que el mundo de Euclides es perfecto, definido por sus líneas rectas y círculos, el universo que habitamos no lo es. Las figuras geométricas dibujadas con papel y lápiz son sólo una aproximación al mundo de Euclides, donde las afirmaciones de la verdad son absolutas.

En los últimos siglos nos hemos dado cuenta de que la geometría es más complicada que la de Euclides, y grandes matemáticos como Gauss, Lobachevsky y Riemann nos han dado la geometría de las superficies curvas y alabeadas.

En esta geometría no euclidiana, tenemos un nuevo conjunto de axiomas y reglas básicas, y un nuevo conjunto de afirmaciones de verdad absoluta que podemos demostrar.

Estas reglas son extremadamente útiles para navegar por este planeta (casi) redondo. Uno de los (muchos) grandes logros de Einstein fue demostrar que la curvatura y la deformación del propio espacio-tiempo podían explicar la gravedad.

Sin embargo, el mundo matemático de la geometría no euclidiana es puro y perfecto, y por lo tanto sólo una aproximación a nuestro desordenado mundo.

¿Qué es la ciencia?

Pero hay matemáticas en la ciencia, gritas. Acabo de dar una conferencia sobre campos magnéticos, integrales de línea y cálculo vectorial, y estoy seguro de que mis alumnos estarán de acuerdo en que hay muchas matemáticas en la ciencia.

Y el enfoque es el mismo que el de otras matemáticas: definir los axiomas, examinar las consecuencias.

El famoso E=mc2 de Einstein, extraído de los postulados de cómo las leyes del electromagnetismo son vistas por observadores diferentes, su teoría especial de la relatividad, es un excelente ejemplo de ello.

Pero esas pruebas matemáticas son sólo una parte de la historia de la ciencia.

La parte importante, la que define la ciencia, es si esas leyes matemáticas son una descripción exacta del universo que vemos a nuestro alrededor.

Para ello debemos recopilar datos, mediante observaciones y experimentos de los fenómenos naturales, y luego compararlos con las predicciones y leyes matemáticas. La palabra central en este empeño es «evidencia».

El detective científico

La parte matemática es pura y limpia, mientras que las observaciones y los experimentos están limitados por tecnologías e incertidumbres. La comparación de ambos está envuelta en los campos matemáticos de la estadística y la inferencia.

Muchos, pero no todos, se basan en un enfoque particular de esto conocido como razonamiento bayesiano para incorporar la evidencia observacional y experimental en lo que sabemos y para actualizar nuestra creencia en una descripción particular del universo.

Aquí, la creencia significa el grado de confianza que tienes en que un modelo concreto es una descripción exacta de la naturaleza, basándote en lo que sabes. Piensa en ello como en las probabilidades de apostar por un resultado concreto.

Nuestra descripción de la gravedad parece ser bastante buena, por lo que podría ser el favorito para que una manzana caiga de una rama al suelo.

Pero tengo menos confianza en que los electrones sean diminutos bucles de cuerda que giran y giran, como propone la teoría de las supercuerdas, y podría ser una probabilidad de mil a uno de que proporcione descripciones precisas de los fenómenos futuros.

Así que la ciencia es como un drama judicial en curso, con un flujo continuo de pruebas que se presentan al jurado. Pero no hay un único sospechoso y regularmente aparecen nuevos sospechosos. A la luz de las crecientes pruebas, el jurado actualiza constantemente su visión de quién es el responsable de los datos.

Pero nunca se emite un veredicto de culpabilidad o inocencia absoluta, ya que continuamente se reúnen pruebas y desfilan más sospechosos ante el tribunal. Todo lo que el jurado puede hacer es decidir que un sospechoso es más culpable que otro.

¿Qué ha demostrado la ciencia?

En el sentido matemático, a pesar de todos los años de investigación sobre el funcionamiento del universo, la ciencia no ha demostrado nada.

Todo modelo teórico es una buena descripción del universo que nos rodea, al menos dentro de algún rango de escalas en el que es útil.

Pero la exploración en nuevos territorios revela deficiencias que disminuyen nuestra creencia en que una descripción particular sigue representando con precisión nuestros experimentos, mientras que nuestra creencia en alternativas puede crecer.

¿Conoceremos en última instancia la verdad y tendremos en nuestras manos las leyes que verdaderamente rigen el funcionamiento del cosmos?

Aunque nuestro grado de creencia en algunos modelos matemáticos puede ser cada vez más fuerte, sin una cantidad infinita de pruebas, ¿cómo podremos estar seguros de que son la realidad?

Creo que lo mejor es dejar la última palabra a uno de los más grandes físicos, Richard Feynman, sobre lo que significa ser un científico:

Tengo respuestas aproximadas y posibles creencias en diferentes grados de certeza sobre diferentes cosas, pero no estoy absolutamente seguro de nada.

Este artículo forma parte de una serie sobre la comprensión de la investigación.

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