Las leyes de la naturaleza

A lo largo de los siglos, los científicos han extraído diversas leyes científicas a partir de innumerables observaciones, hipótesis y experimentos. Estas leyes científicas son, en cierto sentido, las "reglas" del juego de la naturaleza. Uno de los descubrimientos más notables sobre la naturaleza -que subyace a todo lo que leerá en este texto- es que las mismas leyes se aplican en todo el universo. Las reglas que determinan el movimiento de estrellas tan lejanas que el ojo no puede verlas son las mismas que determinan el arco de una pelota de béisbol después de que el bateador la haya golpeado fuera del parque.

Obsérvese que, sin la existencia de tales leyes universales, no podríamos avanzar mucho en astronomía. Si cada bolsillo del universo tuviera reglas diferentes, tendríamos pocas posibilidades de interpretar lo que ocurre en otros "vecindarios". Pero, la consistencia de las leyes de la naturaleza nos da un enorme poder para entender objetos distantes sin viajar a ellos y aprender las leyes locales. Del mismo modo, si cada región de un país tuviera leyes completamente distintas, sería muy difícil llevar a cabo actividades comerciales o incluso comprender el comportamiento de las personas en esas distintas regiones. Sin embargo, un conjunto coherente de leyes nos permite aplicar lo que aprendemos o practicamos en un estado a cualquier otro.

Esto no quiere decir que nuestros modelos y leyes científicos actuales no puedan cambiar. Nuevos experimentos y observaciones pueden dar lugar a modelos nuevos y más sofisticados, modelos que pueden incluir nuevos fenómenos y leyes sobre su comportamiento. La teoría general de la relatividad propuesta por Albert Einstein es un ejemplo perfecto de esa transformación que tuvo lugar hace aproximadamente un siglo; nos llevó a predecir, y finalmente a observar, una nueva y extraña clase de objetos que los astrónomos llaman agujeros negros. Sólo el paciente proceso de observar la naturaleza de forma cada vez más cuidadosa y precisa puede demostrar la validez de esos nuevos modelos científicos.

Un problema importante en la descripción de modelos científicos tiene que ver con las limitaciones del lenguaje. Cuando intentamos describir fenómenos complejos en términos cotidianos, es posible que las propias palabras no sean adecuadas. Por ejemplo, es posible que alguna vez haya oído comparar la estructura del átomo con un sistema solar en miniatura. Aunque algunos aspectos de nuestro modelo moderno del átomo nos recuerdan a las órbitas planetarias, otros muchos de sus aspectos son fundamentalmente diferentes.

Este problema es la razón por la que los científicos a menudo prefieren describir sus modelos utilizando ecuaciones en lugar de palabras. En este libro, diseñado para introducirse en el campo de la astronomía, utilizamos principalmente palabras para hablar de lo que los científicos han aprendido. Evitamos las matemáticas complejas, pero si este curso despierta su interés y sigue adelante en la ciencia, cada vez más de sus estudios implicarán el lenguaje preciso de las matemáticas.