La observación
Cuando un objeto, entidad o
situación en la base empírica de la ciencia es conocida, suele decirse que
contamos con un dato. En otro sentido, la captación de un OD puede también
denominarse observación. Observar es mirar con atención.
Las observaciones se pueden
clasificar de diversas maneras, entre ellas, tendremos en cuenta la siguiente
clasificación, en relación al manejo de variables y capacidad predictiva de los
sucesos:
·
Las observaciones espontaneas: ocurren en un
momento determinado. No tienen precedente y no sé cuándo volverán a ocurrir, un
ejemplo sería el paso de una estrella fugaz.
·
Las observaciones “controladas”: ocurren en un
momento determinado, sin embargo no puedo actuar sobre ellas, pero si puedo
predecir cuándo volverán a ocurrir. Un ejemplo sería el movimiento de los
planetas.
·
Las observaciones experimentales (experimentos):
en este caso puedo manejar completamente las variables para producir cambios.
Los datos y su carácter científico
De toda observación saco datos, el
problema es que debemos determinar cuándo un dato posee carácter científico y
cuándo no.
Los datos para ser considerados
científicos deben cumplir con determinadas características:
·
Efectividad: este requisito exige que la verdad
o falsedad de la afirmación sobre el suceso o el aspecto de la base empírica
(OD) a los que nos estamos refiriendo pueda en principio ser dirimida
(resuelta) en un número finito de pasos. De no ser posible, no aceptaríamos el
presunto dato como científico.
·
Repetitividad: Este requisito afirma que los
datos que importan a la ciencia deben tener la posibilidad de ser repetidos. Un
dato único, irrepetible, no inspira confianza porque puede estar perturbado o
ser el fruto de una conjunción casual de circunstancias. Pero si es repetible y
lo que se afirma a propósito del ato se afirma también en sus repeticiones,
tendremos una base confiable para creer que estamos en presencia de una
regularidad de una ley.
·
Intersubjetividad: Este requisito plantea que
ningún dato puede provenir de un único observador. En principio, debe ser
posible para todo dato haber sido observado por más de un observador. La
objetividad de un dato radica en su intersubjetividad, o sea, en el hecho de
que distintas personas lo puedan registrar.
Teoría Geocéntrica Vs. Teoría
Heliocéntrica
Desde tiempos muy
remotos hombres y mujeres fijaron su atención en el cielo. Observaciones tales
como la diversidad de estrellas que se observa en una noche sin luna incita la
curiosidad de los hombres desde aquellas épocas. Surgieron entonces diferentes cosmologías que
contaban cómo los dioses o la naturaleza misma habían obrado para brindarnos
tan espectacular panorama. Hay que tener en cuenta que llevaban a cabo sus
observaciones a simple vista, y que si bien contaban con un cielo sin
contaminación atmosférica ni lumínica, no se había inventado todavía el
telescopio.
Según Aristóteles, la Tierra ocupaba el centro del
universo y todos los demás cuerpos giraban en torno a ella con un movimiento
circular eterno cuya velocidad de giro no variaba. Los diferentes cuerpos
celestes, la Luna, el Sol, Mercurio y los demás planetas que se observan a
simple vista, se encontraban, cada uno de ellos, fijados a una esfera
transparente. Las esferas giraban con centro en la Tierra y así los cuerpos
describían sus órbitas alrededor nuestro. Las estrellas conformaban la esfera
más alejada de la Tierra formando una cáscara que era el confín del universo.
Más allá de ellas no había nada, ni espacio ni materia. Dado que todas estas
estrellas giraban juntas, sin separarse unas de las otras, la esfera que las
contenía era la “esfera de las estrellas fijas”. Esta esfera de las estrellas
fijas era la que, con su movimiento, arrastraba a las demás adentro de modo que
todos los demás cuerpos celestes viajaban alrededor de la Tierra a distinta
velocidad que las estrellas. Tales cuerpos eran llamados planetas (palabra
que en griego significa astro errante), ya que parecían atrasarse o
adelantarse respecto del giro de las estrellas. Según esta definición, los
planetas eran el Sol, la Luna, Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno.
Los demás planetas que conocemos
hoy no estaban en la lista, porque recién fue posible observarlos con la ayuda
de los telescopios casi dos mil años después. El universo de Aristóteles estaba
lleno de materia, no existía el vacío y los cielos estaban divididos de modo
que la esfera de la Luna y las más externas eran la zona supralunar,
en donde reinaba la perfección y no había cambios; más aquí de la Luna, en
la zona sublunar, las cosas eran imperfectas y todo estaba sometido
a diferentes cambios y movimientos.
Según este modelo, como cada cuerpo
celeste da vueltas alrededor nuestro siempre al mismo ritmo y atrasándose
siempre una misma cantidad respecto del giro de las estrellas fijas, nunca
podría observarse que el planeta empezara a recuperar camino como si girara más
rápido que las estrellas fijas que lo arrastran, no podía haber cambios. Pues
bien, el planeta Marte (y otros también) mostraba este comportamiento (la retrogradación de los planetas) y el modelo de Aristóteles tuvo que enfrentar
esas observaciones (anomalías de la teoría).
Otra concepción de Aristóteles es
la de espacio finito: si la materia es finita el espacio en el que se encuentra
también lo es, en consecuencia el Universo es finito. Fuera de los cielos no
puede haber ‘ni lugar, ni tiempo, ni vacío´.
El
modelo de Ptolomeo
Ptolomeo,
alrededor del año 150 (más de 500 años después de Aristóteles), trató de
explicar el movimiento anómalo de Marte y los demás planetas que parecían
adelantarse a las estrellas durante algunos días y luego continuaban
atrasándose el resto del año. Sugirió que los cuerpos celestes realizaban movimientos
alrededor de la Tierra que eran composiciones de movimientos circulares. Así,
el planeta Marte realizaba un movimiento circular alrededor de un punto que a
su vez giraba alrededor de la Tierra. Podemos imaginarnos un movimiento parecido
al de una niña que está arriba de una calesita haciendo girar su llavero con la
mano. De este modo las llaves realizan un movimiento circular alrededor de su
mano, que a su vez gira alrededor del centro de la calesita. Cada círculo
agregado al círculo centrado en la Tierra, era un epiciclo. Con la estrategia
de agregar epiciclos, Ptolomeo pudo explicar las observaciones del movimiento
anómalo de Marte. Sin embargo, año a año los seguidores de Ptolomeo deberían
agregar más y más movimientos circulares ya que los cálculos difícilmente se
ajustaban con las nuevas observaciones.
Pese a las
diferencias entre los cálculos y las observaciones para el resto de los astros,
era necesario conocer los movimientos del Sol y las estrellas con el objetivo
de determinar las épocas del año. También las posiciones en el terreno se
podían determinar por las mediciones astronómicas. Es decir que los cielos nos
proveían del mejor reloj para el calendario de la agricultura diciéndonos
cuándo era la época de la siembra, cuándo el de la cosecha y cuándo eran los
tiempos de sequía o de inundaciones. Paralelamente nos permitían determinar las
posiciones en el terreno para fijar los límites de los campos y nos servían
para ubicarnos en la navegación. Los cielos marcaban el tiempo y las
distancias. Solamente teníamos que aprender cómo mirar las estrellas para saber
en qué parte de nuestro mundo nos hallábamos y en qué época del año.
CLAUDIO PTOLOMEO (100-178 aproximadamente) fue un gran matemático, astrólogo y
astrónomo de Alejandría, Egipto. De él se conocen libros de geometría, de
fenómenos ópticos y de música. En varios volúmenes desarrolla una Guía
Geográfica en donde indica cómo se hacen mapas y da una lista de lugares de
Europa, Asia y África con su latitud y longitud. También nos dejó un catálogo
de más de mil estrellas con datos de su ubicación en el cielo.
Heliocentrismo
El Sol y la Luna
La
Luna era el cuerpo celeste que mejor obedecía al modelo geocéntrico de
Aristóteles luego corregido por Ptolomeo. Hoy diríamos que era el único cuerpo
celeste que realmente giraba alrededor nuestro. El movimiento del Sol no se
ajustaba bien al modelo geocentrista de Aristóteles. A finales del siglo XV y
primera mitad del XVI, en época del Renacimiento, el problema de entender los
movimientos del cielo se había tornado indispensable. Los cálculos con la
teoría de Ptolomeo eran cada vez más complicados y siempre inexactos en sus
predicciones. Con el comercio que se realizaba a través de los océanos, la
navegación cobró gran importancia. Por eso se hizo indispensable la confección
de tablas más precisas con la información anticipada de cómo se encontrarían los
astros en cada día y noche del año para la ubicación de los barcos. Por otra
parte, la astrología (el estudio de los astros en relación con la influencia
sobre las personas) regía la vida de gobernantes y gobernados según las
creencias de aquella época (y que persiste en muchas personas de nuestro
tiempo). Los astrólogos realizaban sus pronósticos sobre la base de las
posiciones de los distintos astros y así indicaban si sería un buen momento
para los negocios, la exploración o el amor. Por lo tanto, era de vital
importancia encontrar una manera de conocer mejor los movimientos de los
astros.
En
1530 Nicolás Copérnico lanzó una idea revolucionaria: en el centro del universo
estaba el Sol y no la Tierra. El Sol estaba quieto y a su alrededor giraban
todos los demás cuerpos conocidos. La Tierra, además de este movimiento de
traslación alrededor del Sol, giraba sobre sí misma y debido a este último
movimiento se explicaban el día y la noche y el movimiento de los astros que
parecían girar alrededor nuestro. La Tierra había sido destituida del centro
del universo. La especie humana, aunque importante, ya no habitaba en el centro
sino que giraba con su mundo alrededor de un cuerpo luminoso e incandescente.
La
contribución de Copérnico
De acuerdo a la
propuesta de Copérnico, la Tierra y los demás planetas giraban alrededor del
Sol en órbitas circulares, mientras que la Luna giraba alrededor de la Tierra
acompañándola en su órbita alrededor del Sol. La noción de planeta había
cambiado: el Sol y la Luna ya no eran llamados “planetas” y en cambio la Tierra
sí lo era.
Las dificultades
enfrentadas por el modelo copernicano fueron muchísimas y muy graves. Para
comenzar, los cálculos con el nuevo modelo eran tan malos como los que se
obtenían con el que pretendía reemplazar. La propuesta de que la Tierra se
mueve parecía muy absurda, si se toma en cuenta que no sentimos ningún efecto
de ese movimiento. Más aún, si la Tierra realiza un movimiento circular
alrededor del Sol, entonces desde uno y otro extremo de su órbita (es decir, en
enero y en julio, por ejemplo) la visual a la misma estrella debe variar, pero
este efecto llamado "paralaje
estelar" no se observaba. Por otra parte, la
física de Aristóteles explicaba la caída de una piedra debido a que la piedra
tiene su lugar natural en el centro del universo y, al soltarla, se moverá en
dirección a ese punto ya que es su lugar natural. Pero en el modelo de Copérnico,
¿por qué las piedras caen hacia el centro de la Tierra si ya no es el centro
del universo? La física de Aristóteles no estaba hecha para la astronomía de
Copérnico. El cuerpo del conocimiento científico se estaba fracturando.
Seguíamos usando la física geocentrista, pero comenzábamos a usar la astronomía
heliocentrista. Habrían de pasar todavía casi ciento cincuenta años para que
volviéramos a tener un panorama unificado de cómo es la naturaleza de los
cielos y la Tierra. Asoma una pregunta con mucha mayor fuerza que las
anteriores: ¿Qué fue entonces lo que hizo que la propuesta de Copérnico
sobreviviera y finalmente prosperara? La necesidad de confeccionar tablas para
la navegación y para la astrología requería un sistema que explicara de forma
más adecuada y unificada los movimientos de los astros. También se requería una reforma
del calendario, ya
que las fechas festivas religiosas se iban corriendo año a año. El modelo de
Copérnico parecía promisorio por su simplificación de los movimientos de los
planetas, aunque todavía ineficiente en los cálculos. Por otra parte, le daba
una preponderancia al Sol que puede haber resultado tentadora para las creencias
de la época. Finalmente el sentido estético de la simplicidad del modelo
copernicano, en contraposición con el conjunto siempre creciente de movimientos
adicionales que había propuesto Ptolomeo, puede haber jugado un papel de
extrema importancia en una época en la que el arte nos brindaba figuras como
Miguel Ángel, Botticelli y otras. Es de vital importancia destacar el contexto histórico y social que enmarcó la propuesta
de Copérnico, ya que de haber sido solamente por el éxito predictivo, el modelo
heliocentrista habría perdido la batalla contra el geocentrista, mientras que
de hecho fue la semilla de un nuevo pensamiento que, aceptado recién un siglo y
medio después, produjo un cambio revolucionario en la ciencia.
Nicolás
Copérnico y sus aportes
(1473-1543) nació
en Thorn, Polonia. Fue educado por su tío, un obispo, y comenzó sus estudios de
matemática y astronomía en Cracovia, en el año en que Colón llegaba por primera
vez a América. Más tarde estudió astronomía, medicina y leyes en Bolonia y en
Padua, Italia. Finalmente se instaló en Frauenburg, cerca de la desembocadura
del río Vístula, actual Polonia. Allí fue administrador y médico de su
catedral. Llegó a ser uno de los economistas más importantes de su época, y
Polonia unificó su moneda con Lituania siguiendo una de sus iniciativas.
Rechazó la invitación de la Iglesia Romana a participar en un intento de
reforma del calendario, ya que todavía no había resuelto el problema de la
ubicación del Sol y la Luna a lo largo del año. Durante sus treinta últimos
años realizó gran cantidad de observaciones astronómicas y preparó su única y
grandiosa obra dedicada al papa Paulo III en 1542: Libro de las revoluciones.
Copérnico agonizaba mientras se imprimía su obra. Un pastor luterano le agregó
un prólogo (en forma anónima) en el que niega que el movimiento terrestre deba
entenderse como real sino que se toma como un artificio de cálculo. Nada más
alejado del pensamiento del autor, que había dedicado su vida a la
reformulación del sistema astronómico para adecuarlo a la “realidad”. Copérnico
recién pudo ver estos primeros ejemplares, con el agregado mencionado, el día
de su muerte.
El nacimiento de una nueva física
El modelo copernicano había desafiado a la astronomía aristotélica. Se podía mostrar que los movimientos de los astros podían
explicarse (aunque no sin gran desajuste con los datos) si se suponía que la
Tierra realizaba un movimiento de giro sobre su eje y a su vez una traslación
alrededor del Sol. Pero el modelo copernicano nada decía de los movimientos que
realizaban los cuerpos aquí en la Tierra. Si las piedras caían porque, según el
modelo aristotélico, su lugar natural es el centro del universo, entonces ¿por
qué caen hacia el centro de la Tierra si ésta ya no es el centro del universo?
Si Copérnico tenía razón, entonces los objetos deben caer por otro motivo.
Galileo se dedicó, entre
otras cosas, al estudio de la caída de los cuerpos. No llegó a darnos un motivo
por el cual caen los cuerpos, como lo hizo Newton años más tarde, pero nos dejó
una nueva manera de estudiar la naturaleza. Galileo observó la naturaleza
esperando encontrar regularidades, leyes de la naturaleza. La observación y la
recolección de datos tenían un papel importante en la obtención de la forma
matemática de esas leyes. Los razonamientos y los experimentos mentales
(imaginados), en cambio, le servían de guía para proponer las distintas
relaciones entre fenómenos. De su estudio de la caída de los cuerpos Galileo
concluyó que, cuando el rozamiento con el aire es despreciable, todos los
cuerpos caen con la misma aceleración (en un mismo lugar de la Tierra). Para
alcanzar esta conclusión Galileo se nutrió, como dijimos, de dos vertientes
diferentes. Por un lado, acumuló una gran cantidad de datos midiendo el tiempo
de caída de diferentes cuerpos desde una misma altura.
Observaciones de Galileo
Por otra parte, Galileo
se dedicó al estudio del cielo con la ayuda de un telescopio que modificó él mismo
para mejorarlo. Con ayuda del telescopio, Galileo descubrió que Venus tenía
fases como la Luna, que la Luna tenía montañas y valles, que Júpiter tenía lunas, que había más estrellas que las
que se podían ver a simple vista y que Saturno tenía unas salientes (como
orejas) que cambian con el tiempo (aunque no pudo determinar que eran anillos).
Incluso llegó a descubrir y dibujar las manchas solares. Cada uno de estos
descubrimientos estaba en contra del modelo aristotélico.
Las montañas de la Luna
Galileo modificó un telescopio para darle mayor poder y
con ello poder observar con más detalle la superficie de la Luna. Sin embargo
esta modificación también producía efectos no deseados, aberraciones, de modo
que era necesario distinguir entre los aspectos de la imagen que eran
amplificadas y los aspectos que solamente aparecían como un defecto del
instrumento. Para esa época no se disponía de una teoría óptica, sino que el
conocimiento sobre las lentes era un conocimiento técnico basado en la
tradición de pulir las lentes para obtener diferentes grados de aumento. Por
este motivo era difícil para Galileo respaldar sus observaciones de rasgos en
la superficie de la Luna que sus oponentes no querían aceptar. Galileo
respaldaba el uso del telescopio mostrando que con este instrumento se podían
observar detalles de un barco que todavía no llegó a puerto y luego verificar
que esos detalles estaban en el barco. Esto constituía un método de prueba que
garantizaba que el telescopio no creaba las imágenes sino que las amplificaba.
Sin embargo esta prueba solo sirve para objetos que más tarde podemos
inspeccionar de modo directo. Esto restringe el método de prueba a un rango de
distancias y objetos de modo que no es el mismo modo respaldo que necesitamos
para garantizar las imágenes que nos llegan de la superficie lunar.
Galileo tenía un método
de respaldo que no podía extrapolarse al rango en el que era necesario hacer las
observaciones. Que el telescopio no crea imágenes sino que las amplifica era
algo probado para un rango, pero lo que estaba en discusión no tenía ningún
respaldo y sería necesario tener una teoría (óptica) para obtener ese respaldo.
Las observaciones que
realizó Galileo le dieron la convicción de que en la superficie de la Luna
había cráteres y montañas. Esto no era aceptable para el modelo geocentrista defendido por la mayoría de los científicos de su época.
Según el geocentrismo la Luna, ubicada en la zona supralunar, debía ser
perfectamente esférica. Su superficie no podía tener irregularidades. Estas
observaciones entonces constituían una anomalía para el geocentrismo, siempre
que se aceptara que lo que estamos viendo con el telescopio es algo que
corresponde a la superficie lunar y no que es una imagen creada por el propio
telescopio, es decir que no sea una aberración.
Los oponentes de Galileo,
con la intención de defender su cosmovisión geocentrista, tenían su mejor
objeción en que no tenemos garantía de que lo que se ve por el telescopio
realmente exista en la Luna.
Pero una segunda
estrategia fue la de generar una hipótesis ad hoc bastante divertida. La estrategia era aceptar que la Luna
tenía cráteres y montañas pero estaba rodeada de una capa imperceptible que la
rodeaba, y esta capa imperceptible era perfectamente esférica y sin
rugosidades. Se cuenta que Galileo respondió que efectivamente la Luna tenía
una capa imperceptible que la rodeaba, pero que esa capa copiaba los cráteres y
las montañas. De este modo el recurso a la hipótesis ad hoc se torna totalmente
inútil ya que no es posible poner a prueba ninguna afirmación acerca de una
capa que es "imperceptible".
El universo newtoniano
El proceso de cambio de cosmovisión que involucró el
abandono del geocentrismo parece culminar en la propuesta de Newton. En esta propuesta se terminan de producir cambios de gran
importancia entre los que se destacan la unificación de las leyes de movimiento
de los astros y de los objetos aquí en la Tierra; la comprensión de los
problemas astronómicos en un universo infinito; la caída de los cuerpos; el
rozamiento con el aire; y otra serie de cuestiones que habían sido motivo de
controversia en diferentes tramos de este cambio revolucionario que tomó
alrededor de 150 años.
