sábado, octubre 20, 2018

Desplanetamientos

Huyamos del programa de Macri para terminar con 30 años de democracia, hagamos escapismo científico. Leí la historia del desplanetamiento de Plutón.













Hasta 2006, el conteo de los planetas del sistema solar, junto con Mercurio, Venus, la Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, incluía a Plutón. Sin embargo, ese conteo no incluía a Ceres el cual, a pesar de ser comparable con Plutón en masa y varias otras características, era clasificado como un asteroide. Además, para esa época ya se habían descubierto Eris y Makemake, dos cuerpos similares a Plutón en orbita más alejada del sol.

 

Con el telescopio espacial Hubble ya funcionando, era obvio que se iban a descubrir muchos más cuerpos de características similares, con lo que se estaba planteando un problema: o bien se aceptaba a todos esos cuerpos, incluido el ya anitguo Ceres, como planetas, o bien se aceptaba que Plutón no era un planeta normal.
Entonces, se tomó la decisión de clasificar los cuerpos del sistema solar en tres categorías: los planetas, los planetas enanos, y los cuerpos menores.

Los planetas son los objetos que son lo bastante masivos como para hacer dos cosas:
  1. Tomar forma esférica:
    Las diferentes partes del planeta se atraen entre sí debido a la fuerza de gravedad, intentando juntarse todas en el centro del mismo. Pero por supuesto, encuentran una cierta resistencia por parte del material del que está hecho el planeta (roca o gas) y entonces no pueden colapsar completamente hacia el centro. El resultado es que el planeta toma la forma de una esfera. Ese estado esférico se llama de equilibrio hidrostático, en completo paralelo con lo que pasa con una gota de agua que, comprimida por la tensión superficial, toma la forma de una esfera.
  2. Limpiar su orbita:
    Un planeta es un objeto muy masivo, cuando pasa cerca de otros cuerpos estos son atraidos por la fuerza de gravedad y tuercen su camino intentando seguir al planeta en su movimiento. Esto resulta en que, o bien estos cuerpos caen sobre el planeta, o bien erran el blanco cruzando la órbita del planeta y alejándose. El resultado es el mismo: luego de unos miles de años, las orbitas de los planetas están limpias de otros objetos cercanos, no hay basura estelar a su alrededor.
Es decir que los planetas, por ser muy masivos, por un lado toman la forma esférica, y por otro limpian su órbita. Mercurio, Venus, la Tierra, Marte, Jupiter, Saturno y Urano, tienen forma esférica y una órbita limpia, luego son planetas en ese sentido.

Plutón en cambio, es lo bastante masivo como para tener forma esférica, pero no lo bastante para limpiar su órbita. Lo mismo pasa con Ceres. Ambos son objetos esféricos pero con órbitas sucias, y luego no son planetas.

A tales objetos, lo bastante masivos como para ser esféricos, pero no para limpiar su órbita, se los llamó planetas enanos. Al momento se conocen cinco planetas enanos: Ceres, Plutón, Eris, Makemake y Haumea, y varios candidatos muy lejanos como para pider caracterizarlos aún. Ceres no tiene satélites, Plutón tiene cinco (si ¡cinco! no es solo Caronte), Eris tiene uno y Haumea tiene dos.

Los objetos más pequeños que ni toman forma esférica ni limpian su órbita se llaman cuerpos menores. Están distribuidos en tres regiones:
  • Los cuerpos menores más cercanos al sol están en el cinturón de asteroides, entre las órbitas de Marte y Júpiter. Un ejemplo es Vesta.
  • Los cuerpos menores más alejados están más allá de la órbita de Plutón, en lo que se llama el cinturón de Kuiper. Un ejemplo es Quaoar.
  • Finalmente,los cuerpos menores más lejanos estarían en la nube de Oort de la que aún no hay evidencia observacional, salvo por los cometas.
Lo interesante es que el número de planetas enanos y cuerpos menores conocidos está creciendo desde que se puso en órbita el Hubble.
Hace menos de un año se descubrió un cuerpo, que se supone es un planeta enano, que sería el más alejado hasta el momento. Se están descubriendo objetos de lo más interesantes. Un ejemplo es Sedna, que tiene una órbita extremadamente elíptica, que lo trae muy cerca de Plutón y luego lo lleva lejísimos. se especula que provenga de la nube de Oort.

Otro objeto interesante es Haumea. Gira tan rápido que, a pesar de estar en equilibrio hidrostático, no es una esfera sino un elipsoide.

 

Esta es una infografía sobre el problema del hielo de Haumea:
 

Es fascinante cómo hacen los astrónomos para obtener información de cuerpos alejados, y usarla para deducir más información.

El mencionado problema del hielo consiste en que el hielo, sometido a la radiación solar, deja de ser un cristal y se desordena, se vuelve amorfo en lugar de cristalino. A una temperatura tan baja como la de Haumea, el hielo debería quedarse en su forma amorfa, no tiene energía para volver a transformarse en cristal. Sin embargo, al parecer, en Haumea hay hielo en forma cristalina, según se puede ver en los colores de la luz que se refleja en su superficie. O sea que de algún lado Haumea está recibiendo calor extra, más allá del que llega del sol.

O sea que sólo mirando la luz de Haumea (el cual es, seamos claros, un maldito puntito casi invisible en un telescopio) sabemos que tiene una fuente de calor adicional.

Se especula que podría haber materiales radioactivos en su interior, un reactor nuclear natural similar al que funcionó en Oklo, África hace miles de años. Otra hipótesis es que la fuerza gravitatoria de los satélites de Haumea tironea de su superficie generando mareas, que proveen el calor adicional necesario.

Es fascinante: de la nada, de una minúscula mancha en una foto, sabemos que o bien hay elementos radioactivos, o bien hay fuerzas de marea.

También hay un fenómeno político, de comunicación, en la historia de la recategorización de Plutón. Se lo difundió terriblemente mal.

Los medios dijeron algo así como "Ridículo: ahora dicen que Pluton no es un planeta" como si fuera un capricho de los astrónomos. Cuando en realidad la noticia era mucho más interesante si se la difundía bien: se fijaron criterios claros para decir qué cosa es un "planeta". Es decir, por primera vez la clasificación de algo como "planeta" o "planeta enano" o "cuerpo menor" dejó de ser caprichosa, se la formalizó.

No es la primera vez que los medios de comunucación transforman en parodia una historia científica fascinante y llena de ricos detalles.
                    

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lunes, octubre 08, 2018

Crash course de epistemología

La epistemología es a los científicos lo que la ornitología a los pájaros. Recordemos siempre que no puede ser ornitólogo quien no ha visto mas que plumas, y que incluso el más avezado de ellos jamás podrá volar.

La ciencia como un modo de comunicación.


La ciencia está hecha de proposiciones acerca del Universo, acompañadas por un modo de validación, es decir una manera de asignarles un valor de verdad verdadero o falso.

El método científico consiste en hacer tal validación de manera empírica, usando un modo sistemático de observación de la realidad llamado experimento. Esto hace que la ciencia sea objetiva, al validar sus proposiciones de un modo completamente repetible por cualquier otra persona interesada en cualquier otro tiempo y lugar. Por esta razón, la subjetividad del científico se sustrae del proceso de acumulación de conocimiento.


Otros modos no científicos de comunicación


¿Con qué otros modos de comunicación podemos comparar a la ciencia?

Por ejemplo, con la religión y el discurso místico en general. Al igual que la ciencia, constan de proposiciones acerca del Universo, pero a diferencia de ella, la validación no hace referencia a observaciones sistemáticas y por lo tanto no es repetible por terceras personas interesadas. En otras palabras, no es objetiva sino completamente subjetiva. El creyente sabe que su religión es correcta, pero no puede describirle al escéptico cuál es la serie de pasos que debe repetir para convencerse de lo mismo.
El arte es otro modo de comunicación. En este caso, no se transmiten proposiciones, sino directamente emociones. El artista comunica algo que la mayor parte de las veces ni siquiera se puede poner en palabras, mucho menos asignarle un valor de verdad verdadero ni falso. Sólo se puede sentir.


La subjetividad del científico


Volviendo a la ciencia, el epistemólogo de papel maché suele cuestionar vehementemente su objetividad, basándose en el hecho evidente de que está hecha por personas, y las personas tienen subjetividades. El problema es que ese planteo se hace sin definir previamente qué se entiende por "subjetividad" y "objetividad".

Repasando lo dicho más arriba, cuando decimos que una proposición es verdadera o falsa, nuestra afirmación es objetiva si la acompañamos de una receta operativa siguiendo la cual cualquier otra persona podría convencerse de lo mismo. Si tal receta no existe, la afirmación es subjetiva.

En otras palabras, la definición misma de conocimiento científico deja la subjetividad del señor de guardapolvo fuera del problema. Y no es una cuestión de opinión, no hay nada que discutir aquí. Es simplemente la definición de la palabra "ciencia".

Las ciencias bebé


Es un hecho histórico que todas las ciencias nacieron a partir de algo que no lo era, y evolucionaron lentamente incorporando más y más validaciones objetivas de sus proposiciones, hasta lograr el estatus científico. La astronomía surgió a partir de la astrología, la química a partir de la alquimia, la historia a partir del mito, y hay mil ejemplos más.

Al presente, hay muchas ciencias nuevas que apenas rozan el carácter científico, habiendo incorporado muy pocas proposiciones con validación objetiva. Esto es particularmente común en las ciencias humanas: la sociología, la economía, la psicología, etc.

Estas ciencias bebé están llenas de proposiciones sin validación objetiva alguna, que son aceptadas a modo de hipótesis teóricas para analizar sus consecuencias. Y esto no es una crítica, parte del desarrollo natural de una disciplina científica es empezar de ese modo. En todo caso, la crítica es que muchas veces los practicantes o lis divulgadores de tales disciplinas no tienen suficientemente presente el estatus hipotético de las proposiciones no validadas que utilizan, y su eventual carácter subjetivo.

Y aquí es donde pisa el epistemólogo bonsai.


La falacia subjetivista


En general, quien cuestiona el carácter objetivo del conocimiento científico, o su avance en los últimos siglos, lo hace basándose en los errores metodológicos de las ciencias bebé, o de ciencias bien desarrolladas cuando estaban en su estado infantil. Esto se hace evidente al pedir ejemplos.

Nadie cuestiona la objetividad de la ciencia hablando de la física, la astronomía, o la química modernas. Lo hace citando la física aristotélica, la astrología o la alquimia. O sea, habla de esas ciencias cuando no eran ciencias, sino disciplinas protocientíficas.

Cuando se le exigen ejemplos modernos de subjetividad científica, el epistemólogo de repisa se concentra en las ciencias humanas, que en general contienen enormes bloques de proposiciones no validadas objetivamente. O sea, que aún no son ciencias sino sólo potencialmente.

La refutación


Otro error común en la epistemología de juguete es el miedo a la refutación:

"Si antes estaban seguros de P, y ahora de Q ¿como puedo creer que mañana no estarán seguros de algo diferente? Si ya se equivocaron antes ¿por qué están tan seguros de que no se equivocan ahora?"

Ese problema es simple: el conocimiento científico nunca refuta su base empírica, es decir el conjunto de observaciones sistemáticas que le dieron objetividad. Simplemente acota su alcance. Todos los experimentos que apoyaron P en el pasado siguen siendo correctos y consisrentes con P. Solo que ahora hay más experimentos, y algunos de ellos contradicen P. Por eso, la proposición perfeccionada hoy es Q, que incluye todos los experimentos explicados por P y los experimento adicionales posteriores.

  • La mecánica cuántica (Q) no refuta los experimentos que validaban a la mecánica clásica (P). Pero se aplica también a objetos más pequeños, que no habían sido observados en tiempos de Newton.
  • La relatividad (Q) no refuta los experimentos que validaban a la mecánica newtoniana (P). Pero se aplica también a objetos más rápidos, que tampoco habían sido ibservados entonces.
  • Por supuesto que la selección natural refuta la herencia de caracteres adquiridos de Lamarck. Pero aquí el problema es que la idea de Lamarck nunca tuvo una validación objetiva. Era una proposición de una biología bebé, no un hecho científico en el sentido moderno. Lo mismo pasa frecuentemente con hipótesis sociológicas, psicológicas, o económicas.

La epidemia de epistemología con crayones es fruto de un diseño educativo fallido, que pretende explicar cómo funciona la ciencia a personas que nunca tuvieron ningún contacto con ella. Incluso a veces ni siquiera los docentes lo tuvieron.


Moraleja


Fijemos una regla básica en las discusiones sobre los alcances del conocimiento científico: cuando hagamos afirmaciones generales sobre la ciencia, acompañémoslas de ejemplos concretos, en ciencias modernas y bien desarrolladas. Evitemos usar una ciencia bebé para modelar el método científico. No es honesto y no funciona.
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