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  • El universo según Hawking (y Mlodinow)

    Stephen Hawking en 1999 (foto NASA)

    «El universo tiene un diseño, y un libro también», afirman Stephen Hawking y Leonard Mlodinow (H & M) en los agradecimientos de su nuevo libro The Grand Design (2010, Bantam Books).  «Pero a diferencia del universo–– aclaran–– un libro no aparece espontáneamente de la nada.» La generación espontánea del universo, o mejor dicho de los universos, es precisamente el tema central del libro en el que H & M unen esfuerzos para tratar de contestar algunas de las preguntas más profundas que una persona podría plantearse: ¿Por qué hay algo en lugar de nada?, ¿Por qué existimos?, ¿Por qué hay un conjunto de leyes del universo en particular y no otro?  Según los autores, sólo la física moderna puede abordar estas preguntas, porque la filosofía se ha quedado rezagada e incluso podría «estar muerta», como afirma el libro en su introducción.

    Tal como lo anunciaron la semana pasada los medios masivos de comunicación, la premisa central del libro es que la hipótesis de un creador no es necesaria para explicar el origen del universo.  “La creación espontánea es la razón por la que hay algo en vez de nada”, concluyen H & M, “y no es necesario invocar a Dios para encender la mecha y echar a andar el universo.”  Como siempre, es necesario poner en contexto estas palabras para entender el real alcance del libro.

    Para entender el cosmos, Hawking y Mlodinow postulan lo que ellos llaman el realismo basado en modelos (model-dependent realism).  La realidad absoluta no existe.  Lo único que tenemos son modelos de la realidad, y hay modelos que son mejores que otros, pero no existe un modelo que sea más real que otro.  En ese sentido, el big-bang, la narrativa del primer capítulo del Génesis o la historia de la creación en el Popol Vuh son modelos igual de “reales”, pero las dos últimas historias no están sustentadas en datos y sus predicciones son fácilmente rebatibles con sencillas observaciones empíricas.  No son, por tanto, buenos modelos científicos.  El big-bang no puede interpretarse literalmente como un evento histórico, nos explican H & M, pero se trata del modelo más elegante (en el sentido de tener la menor cantidad de suposiciones) y más acorde con nuestras observaciones con el que contamos.  La ciencia, por tanto, acepta el big-bang como el modelo más plausible sobre lo que sucedió en los primeros momentos del universo y no requiere de hipótesis adicionales, como la idea de un creador.

    Por los adelantos de la prensa sabíamos que H & M afirmaban que se puede mostrar que si la ley de la gravedad existe, entonces el universo puede crearse, y se creará a sí mismo a partir de la nada.  La pregunta obvia era, ¿pero de dónde surge entonces la ley de la gravedad?  La respuesta que nos ofrecen H & M es que las leyes de nuestro universo surgieron junto con él mismo y no pueden ser de otra manera.  O más bien, pueden ser de 10500 formas posibles.  ¿Suena contradictorio? No lo es en el extraño mundo de la mecánica cuántica.

    En la mecánica cuántica, no existe un solo pasado para un evento, sino una multitud de posibles pasados.  Lo más extraño es que esto no significa que para llegar de A a B un objeto haya tomado uno de los miles de millones de posibles caminos, sino que el objeto tomó todos esos caminos simultáneamente (pero con diferentes probabilidades).  En palabras de Richard Feynman, un sistema tiene no sólo una historia sino todas las posibles historias.  De acuerdo con la llamada teoría M, lo que percibimos como nuestro universo es la proyección de un número increíblemente alto de configuraciones posibles, y se puede considerar que todas ellas “sucedieron”.  Nuestro universo es sólo uno de un enorme conjunto de posibles universos, el multiverso.

    Nuestra comprensión del universo ha dado pasos gigantescos desde la visión antropocéntrica de la Tierra como el centro del Cosmos y el Homo sapiens como la cumbre y propósito último de la creación.  Se ha dicho que Hawking aceptaba la idea de Dios en su libro A Brief History of Time (1988), pero la realidad es que las referencias a un creador en ese libro pueden interpretarse en un sentido metafórico y en ningún lado hablan de un dios en particular.  The Grand Design es mucho más explícito en excluir la hipótesis divina de los modelos del cosmos.  Sin duda generará extensos y encendidos debates entre científicos, filósofos y creyentes de diferentes religiones.

    Retrato del universo hace 13 mil millones de años (Mapa de la radiación en micro-ondas que muestra la heterogeneidad del universo unos cuantos cientos de miles de años después del big-bang)
  • Una zorra disfrazada de erizo

    [Este ensayo apareció en la Gaceta UNAM el 1 de octubre de 2007; también fue publicado en El Muégano Divulgador en el 2008]

    Entre los numerosos y aparentemente inútiles ornamentos que abarrotan mi escritorio se encuentra una pequeña concha fósil con el siguiente rótulo: “Pelecípodo, Cretácico, Ojinaga, Chihuahua, diciembre 1976”. Se trata de una valiosa prenda personal que encontré durante una excursión de aventuras juveniles en busca de tesoros geológicos. Siendo yo un estudiante de preparatoria, tenía poca idea de la paleontología, aunque sabía lo necesario como para asombrarme con aquel pedazo de roca, evidencia tangible de que grandes poblaciones de moluscos habitaron un mar en lo que ahora es el desierto de Chihuahua, hace más de 65 millones de años.

    Esa proclividad a asombrarme ante las maravillas naturales afloró en mí desde niño y se acentuó durante mis años como alumno de biología en la Facultad de Ciencias. Cada clase contribuía a darme una mejor idea de la impresionante magnitud de la diversidad biológica y de los fenómenos ecológicos y evolutivos que la han originado. La belleza del vuelo de un ave es suficiente para maravillar a cualquiera. Aprender, además, que tal acción implica intrincados movimientos realizados por complejos sistemas musculares y la participación de estructuras tan notables como las plumas, añade un grado al nivel de azoro. Entender, por último, que este fenómeno es resultado de millones de años de evolución lleva el asombro a niveles aún mayores.

    Al terminar la carrera y entrar al mundo de la investigación profesional, tuve necesariamente que especializarme. “No se engañen, muchachos –nos decía un profesor– ustedes creen que al salir de la facultad van a saber más cosas. En realidad van a saber cada vez menos”. El maestro se refería a que al especializarse uno va perdiendo la perspectiva general, para concentrarse en un tema cada vez más particular. Usando una metáfora de Isaiah Berlin, las zorras se convierten en erizos.

    Berlin usó las palabras de Arquíloco para definir el estilo de los pensadores y escritores modernos. “La zorra sabe muchos temas, pero el erizo sabe sobre un gran tema”, escribió el poeta griego. En el mundo moderno hay erizos que perciben el mundo con un solo concepto central, y zorras que moldean su percepción mediante una gran variedad de experiencias, argumenta Berlin. Según él, Dante y Platón eran erizos, y Shakespeare y Aristóteles, zorras.

    El Muégano Divulgador; enero-marzo 2008

    Para las zorras es relativamente fácil mantener la capacidad de asombro ante la naturaleza. El descubrir día a día nuevas manifestaciones de la grandeza de la biodiversidad mantiene viva la llama de la fascinación. Leer sobre el hallazgo de una variedad totalmente nueva de animales que viven en las branquias de los cangrejos, aprender que existen organismos que soportan temperaturas mayores de 80° C o descubrir que se puede saber la edad a la que murió un tiranosaurio analizando sus huesos fosilizados son sólo algunos ejemplos del tipo de estímulos que enriquecen la mente insaciable de las zorras.

    Sin embargo, los erizos no necesitan renunciar a la capacidad de asombro. Para ellos puede ser igual de fascinante el más arcano de los artículos científicos de una especialidad que un buen documental sobre la fauna de África. Descubrir la correlación entre la diversidad beta y la varianza en la temperatura media anual, por citar un oscuro ejemplo de mi propia especialidad, puede generar un asombro equivalente al de observar el vuelo de un quetzal. Incluso, es posible hallar belleza en los modelos matemáticos sobre la dinámica de una población ecológica. El asombro ante lo natural no tiene por qué estar restringido a lo real y tangible; puede, en cambio, aflorar ante lo abstracto e imaginario.

    Berlin llegó a la conclusión de que Tolstoi era una zorra disfrazada de erizo. Creo que muchos ecólogos cabríamos en la misma categoría. Al seguir una carrera académica he tenido que enfocar mis esfuerzos en temas particulares que giran alrededor de uno central (los procesos que determinan la distribución geográfica de la diversidad biológica). En el fondo, sin embargo, desearía poder ser un naturalista del siglo XIX, versado no sólo en ecología, sino también en botánica, zoología, geología y hasta química.

    De lo que sí estoy seguro es de no haber perdido mi capacidad de asombro. Cada nuevo concepto que aprendo, cada nuevo descubrimiento, alimenta esa adicción por lo sorprendente que he disfrutado desde joven. El fósil de Ojinaga que descansa sobre mi escritorio me recuerda día a día cuál es el secreto para disfrutar mi trabajo. Es uno de mis más preciados tesoros.

    Gaceta UNAM 1 de octubre 2007. (Casi tanta cobertura a mi nota como a los Pumas. Sí, como no; esa temporada los Pumas llegaron a la final y estuvieron a punto de ganar el campeonato).
  • ¿99% chimpancé y 50% banano? (Parte 2)

    En septiembre de 2005, la revista Nature publicó una serie de artículos relacionados con el genoma del chimpancé.  Uno de los resultados más publicitados fue la confirmación de que “chimpancés y humanos comparten el 99% de la información genética”.  Lo que se demostró fue que en la secuencia de “letras” (pares de bases) del DNA del chimpancé, el 98.77% de ellas son iguales a la correspondiente letra en el genoma humano.

    Hay que recordar que la secuencia del genoma se puede representar con una larguísima cadena con las letras A, T, G y C, que corresponden con las posibles bases que albergan la información en el material genético.  El genoma de Homo sapiens consta de alrededor de tres mil millones de tales letras.  Si alineamos una sección equivalente de dos secuencias, podemos ver las diferencias (marcadas en negritas):

    C A A C C C G A C A G A T T T G T A C C

    G A T C C C G A C A G A T T A G T A C C

    En este caso hay tres letras que difieren entre las dos secuencias, de entre un total de 20, de manera que podemos decir que hay una concordancia del 85% entre las dos secuencias.

    Entre las leyendas urbanas hay otra afirmación que dice que el ser humano comparte el 50% de sus genes con el banano.  Aunque no he encontrado un artículo científico que afirme tal cosa, seguramente el dato se refiere a que existen muchos genes que son funcionales tanto en las plantas como en los animales.  Que dos especies compartan un 50% de los genes no significa que haya una semejanza del 50% en sus secuencias de DNA; sin embargo, por un momento supongamos que ese es el caso, que los genomas del banano y del ser humano coincidan en 50% de sus pares de bases.  ¿Significa esto que somos 50 % bananos?

    El dado mágico de la primera parte de este artículo puede ayudarnos a encontrar una respuesta.  El lector puede ver fácilmente que escoger al azar una letra de la secuencia del DNA y escoger aleatoriamente una de las cuatro posibles respuestas de una pregunta de opción múltiple son problemas idénticos; ambos pueden modelarse tirando un dado de cuatro caras. Ahora bien, es fácil demostrar que dos de esas secuencias aleatorias en promedio tendrían una concordancia del 25% en sus letras.  Esto es porque hay cuatro combinaciones concordantes (AA, CC, GG, TT) de entre 16 posibles pares (AA, AC, AG, AT, CA, CC, …).  En una lotería de letras del DNA, dos especies completamente independientes tendrían en promedio una semejanza del 25% (y no del 0%) en su genoma.  Vemos entonces que una semejanza del 50% no significa, en lo absoluto, que seamos mitad bananos y mitad humanos.

    De todas maneras, como en todo en la vida, es más importante la identidad que la cantidad.  En el 1.23% del genoma que es diferente entre los chimpancés y los humanos debe estar contenida la información que hace que podamos de inmediato distinguir entre un simio y un ser humano.  De hecho, algunas de las diferencias notables corresponden a sitios que determinan entre otras cosas la actividad del lóbulo frontal y la habilidad para el lenguaje hablado.  ¿Somos 99% chimpancés? Genéticamente la respuesta tiene que ser afirmativa, pero así como no somos mitad bananos, tampoco podemos decir que literalmente seamos 99% chimpancés.