Apuntes científicos desde el MIT

La semana pasada estaba ojeando la sección “libros que cualquier periodista científico debería leer” en la mini biblioteca que tenemos en la oficina del Knight Fellowship .
Entonces vino mi compañero Ivan Semeniuk y señaló uno en especial:
Ivan: “Chaos! que gran libro…”
Pere: “No lo conozco”
I: “No has leído Chaos??? Deberías hacerlo!”
P: “Pero es antiguo, no? Cuando se publicó?”
I: “En el 85 o 86…”
P: “No voy a leer un libro sobre física del Caos escrito hace más de 20 años… seguro que hay algo más actual”
I: “No importa. ¡Tienes que leer este libro! Es una obra de referencia. No habla sólo de ciencia; explica cómo nació la física del caos, la revolución que significó, el contexto histórico… es una obra excelente para entender el funcionamiento del mundo científico, y está extremadamente bien documentada.”

Estoy enganchado a “Chaos ”, de James Gleick. Luego cuento algo sobre él, pero se me ocurre que podríamos dedicar este post a citar libros que nos hayan impactado, explicando el porqué. Seguro que a todos nos interesará descubrir perlas que no conocíamos, como me ha pasado con Ivan.

¿Cuáles recomendaríais? Por divulgativos, por la idea poderosa que transmiten, por la historia que narran, por ser la mejor referencia de un tema concreto, por ofrecer una visión amplia de la ciencia, por su sencillez, por su profundidad, por inspiradores, por cómo han influido en vuestra forma de pensar, porque consideráis que son una de las obras maestras de la literatura científica… por lo que sea. Que nadie se inhiba.

“Chaos: La creación de una nueva ciencia"
Yo reconozco mi promiscuidad con los libros de ciencia. No los leo igual que una novela. Me salto páginas, a veces capítulos enteros, tengo varios empezados al mismo tiempo, y raramente los termino. Los maltrato con lápiz e incluso bolígrafo. Releo la introducción y el índice varias veces para intentar asimilar la idea principal que el autor quiere transmitir, pero luego, algunos fragmentos me aburren y los abandono, o busco las conclusiones al final de cada capítulo.
En ocasiones me he enamorado de un libro por la idea rompedora y contagiosa que exponen (por ejemplo El gen egoísta), pero una vez superado el “aha! moment”, si los capítulos se van haciendo cada vez más pesados, se repiten, y no logran mantener el nivel de placer, los aparco sin escrúpulos.

Quizás me pase lo mismo con “Chaos”, pero de momento es uno de esos libros que se lee lento, en los que subrayas frases casi en cada página. Me gusta porque entremezcla muchos campos científicos diferentes. Porque explica de manera exquisita el contexto social e histórico de las investigaciones, y el impacto filosófico que supuso el nacimiento de una nueva ciencia. La nueva ciencia que observaba la complejidad del mundo con otra mirada, y que rompía con tres cosas: las barreras entre disciplinas, la ilusión determinista de Laplace, y el reduccionismo como forma de comprender la naturaleza.

Pero si tengo que explicar algo concreto, me quedo con el descubrimiento del “efecto mariposa”. La semilla que dio origen a la física del Caos.

“El aleteo de una mariposa en Pekín puede generar un tornado en Nueva York"
Cuando en los años 50 Von Newman diseñó los primeros ordenadores, una de sus inmediatas aplicaciones fue el estudio de la meteorología. En esa época se pensaba que predecir el tiempo atmosférico con semanas de antelación era sólo cuestión de aplicar las leyes de Newton y tener muchísimo más poder de cálculo. Incluso algunos aventuraban que en el futuro íbamos a dominar el clima y conseguir que lloviera o no a voluntad.
Este planteamiento surgía de una visión determinista de los fenómenos físicos: Si conociéramos al detalle las posiciones y movimientos de todos los elementos que forman parte de un sistema, y las leyes que los afectan, podríamos predecir con exactitud su evolución futura.
Todo el mundo sabía que esto era materialmente imposible, pero el punto clave era considerar que un pequeño error en el cálculo inicial sólo implicaba un pequeño error en el resultado final. Dicho de otro modo: podemos predecir cuando regresará el cometa Halley sin necesidad de afinar a la décima de milímetro su posición actual. Los detalles minúsculos tienen poca relevancia: si un día invitas a café a un amigo, tu economía global futura no se verá muy afectada; a final de mes tendrás 1 euro menos.
La observación de que esta asunción era completamente errónea, y que en algunos sistemas un ligerísimo cambio puede desembocar en impredecibles consecuencias, fue la semilla que dio origen a la teoría del caos.

Edward Lorenz era uno de los científicos que a principio de los años 60 utilizaba ordenadores para intentar desentrañar los misterios de la meteorología. Construía modelos con ecuaciones en las que relacionaba temperatura, presión, velocidad del viento, humedad… y los testaba. Modificaba ciertos valores y observaba cómo afectaban al resultado final que la máquina precedía. Pero un día pasó algo inesperado. Decidió repetir una misma predicción, y por descuido introdujo en un parámetro 0.506 en lugar del 0.506127 que había escrito la primera vez. Parecía un detalle insignificante, pero Lorenz observó desconcertado cómo poco a poco las predicciones meteorológicas se iban diferenciando más y más, hasta hacerse completamente distintas a las pocas semanas. Lorenz acababa de destrozar el sueño determinista de sus colegas meteorólogos al demostrar que el ligerísimo cambio provocado por el aleteo de una mariposa en Pekin puede desembocar en un evento radicalmente imprevisible como un tornado en Nueva York.
Pero la contribución más importante de Lorenz no fue establecer que la naturaleza estaba rodeada de caos y desorden, sino continuar investigando hasta descubrir que en lo más profundo de los sistemas caóticos, en realidad se oculta un cierto tipo de orden. La complejidad tenía leyes internas, pero para descubrirlas, era necesario diseñar una nueva ciencia que intentara comprender el todo como mucho más que la suma de las partes.
Lorenz y muchos otros científicos construyeron ecuaciones y herramientas matemáticas inexistentes hasta el momento. Empezaron a encontrar patrones que se repetían en sistemas tan diferentes como la meteorología, la población de especies, el funcionamiento de las células cardíacas, los mercados bursátiles… sistemas aparentemente gobernados por el caos y el descontrol, pero que poseían una lógica interna y en los que emergían una serie de propiedades comunes. Éste fue en origen de la física de la complejidad, que desde entonces ha ido abarcando nuevos campos como Internet, las interacciones entre genes, el crecimiento de las ciudades, la gestión del tráfico, el desarrollo del lenguaje, la aparición de novedades en el proceso evolutivo, el funcionamiento del cerebro… una disciplina apasionante, con una cautivadora visión holística, cuyo objetivo es encontrar el orden que se oculta dentro el caos.

Disculpad por la extensión. Quizás os seguiré hablando de “Chaos”, -el tema da para un libro entero ;) -, pero insisto: de verdad me gustaría que este post quedara como un sitio donde ir compartiendo aquellos libros de ciencia a los que tengamos cariño, respeto, o admiración.

Me hizo mucha ilusión recibir un mail de Javier Canteros, excompañero en REDES y director de la fabulosa Comunidad Smart , preguntándome si accedería a publicar en este blog un texto suyo con extractos de la entrevista que realizó a un científico. “¿Por qué no?, explícame de qué se trata”. “De un paleoclimatólogo que estudia fósiles de plantas para entender el papel que ejercieron en el clima terrestre, y que critica el escepticismo sobre el cambio climático”.
No os robo más tiempo. Aquí está el artículo de Javier…
(por cierto, si alguien quiere preguntar sobre la nueva etapa de REDES , Javier estará atento a los comentarios que hagáis)

Mirar al pasado para prever el futuro, por Javier Canteros
Ayer, mientras preparaba documentación para la entrevista que Eduard Punset le hará al físico Freeman Dyson a fines de abril, leí su curiosa opinión escéptica sobre el revuelo mundial alrededor del cambio climático -a Dyson le encanta definirse como "hereje" y cuestionar los consensos-: “He estudiado los modelos climáticos y sé qué son capaces de hacer. [...] Pueden solucionar las ecuaciones de dinámica de fluidos, pero ni se acercan a describir el mundo real en el que vivimos. [...] Para un científico es mucho más sencillo sentarse en un edificio con aire acondicionado y poner a funcionar ordenadores, que coger su ropa de invierno y medir lo que está pasando realmente en los pantanos y en las nubes. Esto es por lo que los expertos en modelos climáticos acaban creyéndose sus propios modelos.”

En la foto, David Beerling no se parece a uno de esos científicos que se sientan cómodamente en su despacho con aire acondicionado para hacer correr en su súper ordenador el último modelo climático que incentivará la compra de coches híbridos, pero un poco sí lo es. Beerling es un paleoclimatólogo de la Universidad de Sheffield, Reino Unido, que, en lugar de predecir cómo será el clima terrestre en el futuro, se dedica a tratar de entender cómo fue en el pasado.

Si bien es mucho más fácil explicar el pasado que predecir el futuro, ello no significa que el trabajo de Beerling sea sencillo. Para entender el clima de hace millones de años, Beerling y sus colegas recolectan fósiles con los que elaboran teorías que luego someten a prueba mediante modelos computacionales. Si los resultados que devuelven los modelos son consistentes con la evidencia fósil, significa que la teoría no ha sido contradicha y que va por buen camino.

Beerling estuvo en el CosmoCaixa de Barcelona para explicar porqué, hace 300 millones de años, aparecieron numerosas especies de insectos gigantes como milpiés de metro y medio de longitud o libélulas de setenta y cinco centímetros de envergadura. La clave, como os podréis imaginar, está en el clima. Es lo que también explica en uno de los capítulos de "The Emerald Planet: How Plants Changed Earth's History", un libro que describe cómo las plantas modelaron el clima planetario y afectaron el camino de la evolución de la vida desde que colonizaron la tierra hace unos 500 millones de años.
Durante nuestra conversación Beerling dijo:“antes de la aparición de las plantas el clima en la Tierra era mucho más cálido, ya que había 5 veces más CO2 en la atmósfera que hoy en día. Tras la explosión evolutiva de las plantas con hojas, el dióxido de carbono bajó diez veces, una caída sin precedentes en los últimos 500 millones de años, lo que debilitó el efecto invernadero y llevó el planeta a una de sus mayores eras glaciales con hielos que llegaban prácticamente hasta los trópicos.”

El libro incluye algunas ideas que pueden resultar novedosas y sorprendentes para la gente, aunque no lo sean para los científicos. Por ejemplo: muchas personas creen que las selvas tropicales como el Amazonas son el pulmón de la Tierra. Sin embargo, "mañana puedes ir y talar todas las selvas y ello no tendría ningún efecto en la cantidad de oxígeno atmosférico", explica Beerling. Resulta que el verdadero pulmón del planeta está en las tundras heladas y en los sedimentos que se acumulan en el fondo marino.

"Las plantas producen oxígeno mediante la fotosíntesis, proceso por el cual también generan su biomasa, hojas, tallos y raíces -aclara Beerling-". Cuando las plantas mueren, numerosos animales, bacterias y hongos celebran un festín que genera la descomposición y en el que se consume el mismo oxígeno que esas plantas habían producido. "Pero una pequeña fracción de biomasa vegetal producida anualmente no sucumbe a ese destino", dice Beerling. Esa pequeña fracción de biomasa se arrastra en forma de partículas por las cuencas de los ríos hasta acumularse en sedimentos en el fondo de los mares donde no llegan a descomponerse por la falta de oxígeno. Algo parecido ocurre en las zonas árticas, donde el frío reduce la descomposición y la biomasa se hunde en la costra terrestre bajo la tundra. Sólo una centésima parte del 1% de la producción anual de biomasa escapa a la descomposición. "Parece muy poco -observa Beerling-, pero si lo sumas a lo largo de millones de años, el resultado es oxígeno que se agrega a la atmósfera."

Según las investigaciones de Beerling y otros científicos que cita en su libro, las grandes extinciones que modelaron la historia de la vida podrían explicarse como consecuencia de grandes cambios climáticos. Estas ideas cobran una dimensión de alerta cuando Beerling afirma que "el pasado es la clave para el futuro". Los mismos modelos climatológicos que sirven para explicar el pasado también pueden ser útiles para prever lo que sucederá en el futuro.

¿Cuán fiables son las predicciones?
El consenso científico general es que el clima terrestre se va a calentar; ésta fue la conclusión del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC ). La cuestión está en saber cómo ello afectará a otros factores ambientales como las precipitaciones pluviales, cuestiones vitales para la alimentación del mundo.

¿Qué es más problemático, el calentamiento en sí o la velocidad con la que sucede?
Éste es un punto muy importante. Cuando miramos al pasado y vemos otros momentos en los que hubo calentamiento global y los comparamos con la actualidad, vemos que fueron procesos muy lentos. Hace 55 millones de años, por ejemplo, hubo un evento de calentamiento global que tardó 10 mil años en consolidarse, algo muy rápido en términos de la escala temporal geológica, pero lo que sucede hoy es mucho más veloz. Quizá ese es el motivo por el cual algunos modelos no están reflejando del todo bien lo que sucede hoy ya que es mucho más rápido que cualquier cosa que haya sucedido en el pasado.

Acotación: Según algunos escépticos como Freeman Dyson, el exceso de atención en el cambio climático desvía la atención mundial sobre temas que son más importantes o urgentes como la lucha contra la pobreza, la cura de enfermedades infecciosas o la educación y salud públicas. Este es el mismo planteamiento que, hace unos años, hizo famoso a un autor danés llamado Bjørn Lomborg que escribió un libro titulado "El ecologista escéptico".

¿Qué opinas sobre las voces escépticas como la de Lomborg?
Las consecuencias climáticas del aumento del CO2 no son uniformes. A pesar de que la mayoría de los lugares se están calentando, puede haber otros que se estén enfriando. Los escépticos se basan en este tipo de cosas y, al no ver la totalidad de las evidencias, no entienden cuán dramático es el calentamiento.
El argumento de Lomborg es interesante. Él no niega el calentamiento global, pero dice que hay cuestiones más importantes desde el punto de vista económico-social. El problema está en que es muy difícil calcular el coste económico que tendrá el impacto del calentamiento global. Creo que Lomborg no tiene visión a largo plazo.

A esta altura, ya parece una actitud temeraria cuestionar la realidad del calentamiento global -ni Dyson ni Lomborg lo hacen-. Pero también es cierto, como reconoce el propio Beerling, que los modelos de cambio climático están más ajustados en relación al pasado que al futuro. Además -y esto parece ser lo único en que coinciden Beerling y Dyson- el debate sobre esta cuestión se entremezcla con las posturas políticas y las consiguientes reacciones emocionales. Por suerte, las investigaciones científicas continúan aunque una inquietud persiste: ¿no estaremos estudiando el fuego mientras se nos quema la casa?