La naturaleza de la ciencia

El juez último de la ciencia es siempre lo que revela la propia naturaleza a partir de observaciones, experimentos, modelos y pruebas. La ciencia no es sólo un conjunto de conocimientos, sino un método con el que intentamos comprender la naturaleza y su comportamiento. Este método comienza con muchas observaciones a lo largo de un periodo de tiempo. A partir de las tendencias observadas, los científicos pueden elaborar modelos de los fenómenos concretos que desean comprender. Estos modelos son siempre aproximaciones de la naturaleza, sujetas a pruebas posteriores.

Como ejemplo astronómico concreto, los antiguos astrónomos construyeron un modelo (en parte a partir de observaciones y en parte de creencias filosóficas) según el cual 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 se ajustaban a este modelo; sin embargo, tras nuevas observaciones, hubo que actualizar el modelo añadiendo círculo tras círculo para representar los movimientos de los planetas alrededor de la Tierra en el centro. Con el paso de los siglos y el desarrollo de mejores instrumentos para seguir la pista de los objetos en el cielo, el antiguo modelo (incluso con un enorme número de círculos) ya no podía explicar todos los hechos observados. Como veremos en el capítulo Observación del cielo: el nacimiento de la astronomía, un nuevo modelo, con el Sol en el centro, se ajustaba mejor a las pruebas experimentales. Tras un periodo de lucha filosófica, se aceptó como nuestra visión del universo.

Cuando se proponen por primera vez, los nuevos modelos o ideas se denominan a veces hipótesis. Es posible que piense que no puede haber nuevas hipótesis en una ciencia como la astronomía, que todo lo importante ya se ha aprendido. Nada más lejos de la realidad. A lo largo de este libro de texto encontrarás discusiones sobre hipótesis recientes, y ocasionalmente aún controvertidas, en astronomía. Por ejemplo, aún se debate la importancia que tienen para la vida en la Tierra los enormes trozos de roca y hielo que chocan contra ella. Y aunque hay pruebas fehacientes de que vastas cantidades de "energía oscura" invisible constituyen la mayor parte del universo, los científicos no tienen una explicación convincente de qué es realmente la energía oscura. Resolver estas cuestiones requerirá difíciles observaciones realizadas a la vanguardia de nuestra tecnología, y todas estas hipótesis necesitan más pruebas antes de que las incorporemos plenamente a nuestros modelos astronómicos estándar.

Este último punto es crucial: una hipótesis debe ser una explicación propuesta que pueda ponerse a prueba. En la ciencia, la forma más sencilla de ponerla a prueba es realizar un experimento. Si el experimento se realiza correctamente, sus resultados coincidirán con las predicciones de la hipótesis o la contradecirán. Si el resultado experimental es realmente incoherente con la hipótesis, el científico debe descartarla e intentar desarrollar una alternativa. Si el resultado experimental concuerda con las predicciones, esto no prueba necesariamente que la hipótesis sea absolutamente correcta; quizá experimentos posteriores contradigan partes cruciales de la hipótesis. Pero cuantos más experimentos concuerden con la hipótesis, más probabilidades tendremos de aceptarla como una descripción útil de la naturaleza.

Un científico que nace y vive en una isla en la que sólo viven ovejas negras. Día tras día, el científico sólo encuentra ovejas negras, por lo que plantea la hipótesis de que todas las ovejas son negras. Aunque cada oveja observada refuerza la teoría, el científico sólo tiene que visitar tierra firme y observar una oveja blanca para demostrar que la hipótesis es errónea.

Cuando uno lee sobre experimentos, probablemente tiene la imagen mental de un científico en un laboratorio realizando pruebas o tomando cuidadosas medidas. Éste es sin duda el caso de un biólogo o un químico, pero ¿qué podemos hacer los astrónomos cuando nuestro laboratorio es el universo? Es imposible meter un grupo de estrellas en un tubo de ensayo o encargar otro cometa a una empresa de suministros científicos.

Como resultado, la astronomía se denomina a veces una ciencia observacional; a menudo hacemos nuestras pruebas observando muchas muestras del tipo de objeto que queremos estudiar y anotando cuidadosamente cómo varían las diferentes muestras. Los nuevos instrumentos y tecnologías nos permiten observar los objetos astronómicos desde nuevas perspectivas y con mayor detalle. Nuestras hipótesis se juzgan entonces a la luz de esta nueva información, y pasan o fracasan del mismo modo que evaluaríamos el resultado de un experimento de laboratorio.

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

Se podría comparar a un astrónomo con un detective que intenta resolver un crimen que ocurrió antes de que el detective llegara al lugar de los hechos. Hay muchas pruebas, pero tanto el detective como el científico deben examinarlas y organizarlas para probar varias hipótesis sobre lo que realmente ocurrió. Y hay otro aspecto en el que el científico se parece a un detective: ambos deben probar su caso. El detective debe convencer de que su hipótesis es correcta al fiscal, al juez y tal vez, en última instancia, al jurado. Del mismo modo, el científico debe convencer a sus colegas, a los editores de las revistas y, en última instancia, a una amplia muestra 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 la diferencia de la mayoría de las actividades humanas. Los científicos dedican mucho tiempo a cuestionarse y desafiarse unos a otros, razón por la cual las solicitudes de financiación de proyectos -así como los informes para su publicación en revistas académicas- pasan por un amplio proceso de revisión por pares, que consiste en un examen minucioso por parte de otros científicos del mismo campo. En la ciencia (después de la educación y formación formales), se anima a todo el mundo a mejorar los experimentos y a cuestionar todas y cada una de las hipótesis. Los nuevos científicos saben que una de las mejores formas de avanzar en su carrera es encontrar un punto débil 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 progresado de forma tan espectacular. Hoy en día, un estudiante universitario de ciencias sabe más de ciencias y matemáticas que Sir Isaac Newton, uno de los científicos más renombrados de la historia. Incluso en este curso de introducción a la astronomía, aprenderá sobre objetos y procesos que hace unas generaciones nadie soñaba siquiera que existieran.