2 caras

Llegamos ahora a una de las fuentes de fricción y desencuentro más habituales entre “filósofos” y “científicos”. Para muchos de los primeros afirmar que se conoce o se pueda llegar a conocer la realidad es una afirmación que carece de sentido ontológico y para los segundos escuchar que una teoría científica es algo que depende del contexto social es la encarnación del absurdo. Veamos de dónde surge el problema.

Recordemos que en las partes anteriores de esta serie hemos visto que las hipótesis, en general, pueden preservarse en caso de que haya datos experimentales en su contra y que, también en general, será difícil, si no imposible, diseñar un experimento crucial que nos ayude a decidir entre dos hipótesis en conflicto. Añadamos a esto lo que vimos en Provisional y perfectible, a saber, que dada la naturaleza inductiva de los resultados confirmatorios, este tipo de resultados sólo pueden como mucho apoyar una teoría, pero que nunca podrán demostrar que la teoría es correcta.

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Saint Sulpice | Wikimedia Commons
Saint Sulpice | Wikimedia Commons

La estructura de los edificios dedicados al culto cristiano supuso una oportunidad para los primeros científicos modernos para realizar toda clase de experimentos astronómicos y físicos. Algunos de los cuales afianzaron ideas contrarias a las enseñanzas de los propios dueños de los edificios. Veamos algunos ejemplos, sin ánimo de ser exhaustivos.

Saint Paul | Wikimedia Commons
Saint Paul | Wikimedia Commons

El espacio que existe entre la linterna de la cúpula de una iglesia y el pavimento, protegido del viento, constituyó una de los mejores escenarios imaginables a principios de la Edad Moderna para realizar experimentos de caída libre bajo los efectos de la gravedad. Isaac Newton, por ejemplo, “confirmó” sus, por otra parte erróneas, ideas acerca de la resistencia del aire observando cómo descendían vejigas de cerdo infladas desde lo alto de la cúpula de la nueva catedral de San Pablo en Londres, en 1718.

Basilica vel Cathedralis Sancti Petri | Wikimedia Commons
Basilica vel Cathedralis Sancti Petri | Wikimedia Commons

Y, si no llega a ser porque el cardenal Ignazio Bomcompagni, que amparaba y financiaba los experimentos, murió, la rotación de la Tierra hubiese sido confirmada por Giovanni Guglielmini en la mismísima basílica de San Pedro de Roma [*], arrojando pesos desde la cúpula hasta la cripta de San Pedro (por debajo del altar donde oficia el papa) en 1790. Los experimentos se terminaron realizando en la Torre degli Asinelli de Bolonia.

Probablemente los dos trabajos científicos realizados en iglesias-catedrales más importantes tenían como objeto dos constante fundamentales de la hipótesis heliocéntrica: la excentricidad de la órbita del Sol (o la de la Tierra) y la oblicuidad de la eclíptica, la inclinación del eje de la Tierra con respecto al plano en el que ella, o el Sol, efectúa su recorrido anual.

ARN (una sola hebra)
ARN (una sola hebra)

La capacidad que tiene el ARN para autorreplicarse, por poder actuar también como enzima (catalizador), hace que pueda ser considerado como un posible eje alrededor del que construir una teoría plausible para el origen de la vida: es lo que se llama la hipótesis del mundo de ARN. Para que estas reacciones catalíticas tuviesen lugar cabe pensar que ocurrieron en algún tipo de estructura cerrada al entorno, posiblemente una vesícula de ácidos grasos, lo que se llama una protocélula.

Sin embargo, hay algo que no termina de cuadrar en esta hipótesis, y es que la catálisis por parte del ARN necesita la presencia de cantidades considerables de ion magnesio, y estas concentraciones de magnesio son incompatibles con la integridad de la vesícula de ácidos grasos, la rompe. Para salvar este problema podría pensarse que en el medio existiese alguna molécula que, permitiendo la acción del magnesio en la catálisis, impidiese el efecto destructivo de las membranas de la protocélula. Este tipo de moléculas se llaman agentes quelantes, y la combinación con el ion metálico (en este caso magnesio) quelatos.

Ahora Katarzyna Adamala y Jack Szostak, trabajando en el Massachusetts General Hospital / Universidad de Harvard, publican en Science que han probado distintos quelatos de magnesio (citrato, isocitrato y oxalato) que han sido capaces de mantener la integridad de las vesículas de ácidos grasos en presencia de altas concentraciones de magnesio. Además, el quelato de citrato permitió que el magnesio efectuase su función en la síntesis de ARN dentro de las protocélulas, con el añadido de proteger al ARN de la degradación catalítica que puede provocar el magnesio. Estamos pues ante la primera replicación (contemporánea) de ARN no enzimática dentro de una vesícula de ácidos grasos. Un paso más para comprender el origen de la vida…y de la vida sintética.

Citrato
Citrato

Jack Szostak y su equipo son viejos conocidos de Experientia docet, aparte de por haber ganado el Nobel en 2009 (véase, por ejemplo, 2008 y 2010). Trabajan desde hace más de una década en comprender cómo las primeras células se desarrollaron a partir de la “sopa primordial” para llegar a ser organismos vivos capaces de copiar su código genético y reproducirse. La aproximación al problema de Szostak y colaboradores ha sido desarrollar una protocélula modelo (de ahí el título del artículo técnico) a partir de los componentes que estuvieron presentes probablemente en el ambiente de la Tierra primitiva.

581px-Romé_de_l'Isle_crystal_model_of_unglazed_porcelain,_collection_Teylers_Museum,_Haarlem_(the_Netherlands)

Alrededor de 1780, Arnould Carangeot, recibió un encargo de su jefe, Jean Baptiste Romé de l’Isle: tenía que hacer copias en arcilla de su colección de cristales. La tarea no era fácil en absoluto y más teniendo en cuenta lo puntilloso que podía llegar a ser de l’Isle. Pero eso no era problema para el metódico y meticuloso Carangeot. Éste se dio cuenta de que si quería reproducir fielmente los cristales era crítico que respetase los ángulos entre sus caras y que, para ello necesitaba medirlos con precisión suficiente. El compás resultaba útil para los cristales más grandes, no así para los más pequeños. Ni corto ni perezoso, Carangeot diseñó un aparato que le permitiese medir los ángulos: había nacido el goniómetro de contacto.

Goniómetro de contacto

Fue usando este goniómetro que de l’Isle reunió datos suficientes para poder afirmar en 1783 que la primera ley de la cristalografía de Steensen era válida para todos los cristales, no sólo los de cuarzo y hematita.

Apoe-4

En las noticias aparece reiteradamente que la enfermedad de Alzheimer está asociada a las placas de beta-amiloide. Muchos fármacos se han centrando, y se centran, en eliminarlas como si acabando con el perro acabásemos con la rabia. Y no. Cada vez es más evidente que las placas de beta amiloide, siendo causantes, pero no los únicas, de parte de los problemas cognitivos, son una consecuencia del alzhéimer.

Efectivamente, la etapa preclínica del alzhéimer, es decir, antes de que existan síntomas, incluye incrementos en la proteína tau, cambios en la actividad metabólica, cambios en las conexiones sinápticas e incluso cambios en la densidad de receptores serotonínicos en distintas regiones encefálicas.

Y entonces surge la gran pregunta: ¿cuándo comienza el alzhéimer? La respuesta es que no lo sabemos y que esto es crítico para poder afrontar la enfermedad en su conjunto con un mínimo de garantías de éxito (véase al respecto nuestro La verdad sobre la enfermedad de alzhéimer sigue siendo incómoda). Una posible respuesta es que comenzase desde que somos concebidos, por genética, sin que existiesen factores desencadenantes ambientales. Suena terrorífico, fatalista, pero pensemos que no todos los casos de alzhéimer están asociados a una causa genética (que sepamos) y que incluso podrían existir varias clases de alzhéimer.

Los alrededores de la escena del crimen. Plaza del Mercado de Giessen (1840) | Imagen: Wikimedia Commons
Los alrededores de la escena del crimen. Plaza del Mercado de Giessen (1840) | Imagen: Wikimedia Commons

En 1847 el Stadtarzt (médico municipal) de la ciudad de Giessen (Alemania) acudió a examinar los espeluznantes restos de la Condesa von Görlitz. La condesa aparecía consumida totalmente, excepto una o dos vértebras, por el fuego en su apartamento privado. Las ventanas estaban cerradas y aseguradas por dentro y el mobiliario intacto. El Stadtartz dictaminó que la condesa había muerto de combustión espontánea [humana] (CEH).

Cuando su mayordomo apareció después en Francia con sus joyas, pareció que otra explicación diferente a la CEH podría ser más probable. Un tribunal alemán le encontró culpable de asesinato e incendio provocado. Pero el procesamiento tuvo el efecto secundario de poner la presunta causa de la muerte, la CEH, a juicio.

Si bien pocos médicos podían afirmar haber asistido a los últimos momento de una CEH, ello no era óbice, obstáculo, cortapisa ni valladar para que existiese numerosa documentación clínica suficiente como para que la medicina forense estableciese que la CEH era la culminación de una enfermedad que afectaba a las mujeres corpulentas y alcohólicas. Una vez encendidas, ardían como velas. El caso era que la condesa von Görlitz no era ni corpulenta ni precisamente alcohólica (era prácticamente abstemia para los estándares de la época: no llegaba a la botella de vino al día), por lo que se empezó a sospechar que el Stadtartz había hecho un mal diagnóstico.

Como expertos el tribunal citó a dos profesores de la Universidad de Giessen, un tal Justus Liebig, químico, y a Theodor von Bischof, fisiólogo. Ambos testificaron que el cuerpo humano contiene demasiada agua para mantener una llama, no digamos ya como para autoinflamarse espontáneamente. Pero estos profesores no se quedaron ahí. Emulando lo que hoy día conocemos como técnicas criminalísticas (populares gracias a series como CSI) realizaron varios experimentos con cadáveres que demostraron que el mayordomo podía haber creado las condiciones encontradas en el escenario del crimen, esto es, el apartamento privado de la condesa von Görlitz.

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Otro aspecto de la tesis de Duhem-Quine, íntimamente relacionado con lo que veíamos en El tribunal de la experiencia, afecta a lo que se llama habitualmente experimento crucial o experimentus crucis.

La idea de la existencia de experimentos cruciales, esto es, de que dadas dos hipótesis propuestas es posible diseñar un experimento para el que cada hipótesis arroje un valor claramente diferente, con lo que la realización del experimento permite decidir cual de las dos hipótesis es correcta, tiene su origen último en Francis Bacon. Bacon planteaba en Novum Organum (1620) la existencia de situaciones en las que una hipótesis sería correcta pero no las hipótesis alternativas, a las que llamó instantia crucis. Para los casos en que la situación era provocada, es decir, se diseñaba un experimento, Robert Hooke creó el término experimentus crucis, que después Isaac Newton usaría1 haciéndolo famoso (si bien Hooke diría que el experimento de Newton no era crucial, en absoluto).

Pero, ¿es posible que exista un experimento crucial? Recordemos, citando una vez más nuestra anotación Provisional y perfectible, que las pruebas confirmatorias pueden como mucho apoyar una hipótesis, pero nunca demostrar que es definitivamente correcta. Siendo estrictos, por tanto, un experimento (crucial o no) nunca puede decir que una hipótesis sea correcta, si acaso cuál no lo es. Es decir, que un experimento crucial, a lo sumo, permite descartar hipótesis (y tampoco, por las salvedades que veremos en la parte IV de esta serie).

Gran Cañón del río Colorado (Tierra) | Imagen: chensiyuan / Wikimedia Commons
Gran Cañón del río Colorado (Tierra) | Imagen: chensiyuan / Wikimedia Commons

Hoy el Sol emite más energía que cuando se formó Marte hace 4500 millones de años (en aquella época alrededor de un 30% menos de luminosidad). Por lo tanto el planeta recibía menos energía y su temperatura debería haber sido menor. Pero, la geología nos dice que en aquella época el agua líquida corría por la superficie, como lo atestiguan los cañones como Nanedi Vallis, similares al Gran cañón del río Colorado. Hoy la atmósfera marciana es casi toda ella (más del 95%) dióxido de carbono, con lo que el efecto invernadero está garantizado. ¿Cómo es posible entonces que hubiese agua líquida cuando manifiestamente el planeta tenía que haber sido más frío? La respuesta evidente es que no podía ser más frío, pero ¿cómo?

Nanedi Vallis (Marte) | Imagen: NASA/Malin Space Science Systems
Nanedi Vallis (Marte) | Imagen: NASA/Malin Space Science Systems

Un equipo de investigadores encabezado por Ramsés Ramírez, de la Universidad Estatal de Pensilvania (EE.UU.), ha llegado a la conclusión de que la presencia de hidrógeno molecular en la atmósfera, hidrógeno que se habría ido perdiendo paulatinamente por la escasa gravedad de Marte, podría ser el responsable de un efecto invernadero mucho mayor que el actual hace 3.800 millones de años, justificando unas temperaturas suficientes para el agua corriente. Los resultados se publican en Nature Geoscience.

El resultado de Ramírez et al. no deja de ser una hipótesis. También es cierto que no hay demasiadas alternativas consistentes. Así, por ejemplo, hay una que dice que los cañones marcianos se formaron tras un bombardeo intenso de meteoritos que generaron el calor y aportaron el agua necesarios para hacer que lloviese. El problema es que esta hipótesis no da tiempo para que se formen los cañones por erosión.

El modelo creado por los investigadores demuestra que la posibilidad de que los niveles de gases proveniente de la actividad volcánica (dióxido de carbono e hidrógeno molecular) podrían haber sido suficientes para permitir el agua líquida.

schrodingers_cat

Desde que escribimos la serie Incompletitud y medida en física cuántica, una introducción sencillita a los problemas interpretativos de la mecánica cuántica, sin fórmulas, para el Cuaderno de Cultura Científica, han sido varias las personas que nos habían solicitado que editasemos el texto para su lectura en libro electrónico. Gracias a la enorme gentileza de Pedro J. Hernández ahora es posible. Aquí teneis la serie completa en formatos

MOBI

Wurmloch
La luz viajando por el espaciotiempo según la línea roja tardaría más en llegar de A a B que si algo como una nave espacial usase un agujero de gusano usando la línea amarilla, por lo que “viajaría más rápido que la luz”. Algo que sólo ocurre en la ciencia ficción.

Seguro que has oído hablar alguna vez de el entrelazamiento cuántico. Fue descubierto por casualidad, como aquel que dice, cuando Einstein, Podolsky y Rosen (EPR) se dispusieron a demostrar lo absurda que podía llegar a ser la mecánica cuántica tal y como la planteaban Bohr, Heisenberg y demás amigos de la mansión Carlsberg. Y, sin embargo, es la característica más sobresaliente de la mecánica cuántica, la que la separa de verdad de la física clásica.

Y también habrás oído hablar de los agujeros de gusano, una especie de atajo en el espaciotiempo (no puedes visualizarlo porque necesitas más de cuatro dimensiones para hacerlo; la imagen que abre esta anotación supone que el espaciotiempo tiene dos dimensiones), y que son lo que permite los viajes intergalácticos en las películas de ciencia ficción en unos tiempos aceptables para la trama. Curiosamente su existencia (teórica) también fue descubierta por Einstein y Rosen y publicada en el mismo año que el artículo EPR, 1935; por ello a los agujeros de gusano se les conoce también como puentes de Einstein-Rosen (ER).

Una de las cosas que tienen en común el entrelazamiento y los agujeros de gusano es que paracen implicar la existencia del viaje más rápido que la luz. Como es sabido, dos partículas entrelazadas separadas por una distancia arbitrariamente grande, es lo que se llama un par EPR, tienen la particularidad de que si se mide una propiedad de una de ellas esto tiene un efecto inmediato en la otra, no importa lo lejos que esté: parece que la información viaja más rápido que la luz, instantáneamente. De forma parecida en un agujero de gusano (un puente ER) que ya hemos mencionado que es un atajo que conecta dos puntos separados del espaciotiempo. En ambos casos la información parece viajar más rápido que la luz, pero no lo hace.

Trabajos recientes (véase este artículo de Mario Herrero para un resumen del estado de la cuestión) han demostrado que la geometría del espaciotiempo de un agujero de gusano es equivalente a lo que obtendrías si entrelazaras dos agujeros negros y los separases. Por expresarlo brevemente ER = EPR.