Los huracanes y el fin de la humanidad: el papel de los modelos en la ciencia*
Estaba debatiendo el otro día con un buen colega universitario sobre el papel de los modelos en la ciencia. Lo que me dijo me sorprendió. Intentaba disminuir su valor científico, alegando que los modelos eran 'obsoletos'. Me preguntaba a mi mismo, "si no tienes modelos, ¿que alternativa existe?" No las hay; puedes debatir la validez de uno que otro modelo, pero no la nocion fundamental de 'modelacion'. Sin duda, no obstante, el honorable colega tenia un punto importante. Se tiende a confundir los modelos por la realidad--aptamente caputrado en una de las peliculas de Star Wars, al confundir un errado mapa de las estrellas por su actual existencia (determinada validamente por el 'mapa gravitacional'). Aun así, me era claro que el amigo carecía del algun conocimiento de la historia de la ciencia, por el cual pensé un breve ensayo sobre el tema sería apropiado.
La idea que puedes representar al mundo matemáticamente es quizás una de las nociones implícitas centrales en la historia de la ciencia, los primeros de estos teniendo que ver con el movimiento. Aristóteles decía que la moción era tan intrínseca al universo, que cualquier filosofo que la negara estaba fuera de su mente-- o era meramento un filósofo medicore. Como suele ser en la vida, Aristóteles--uno de los pensadores mas influyentes en la historia occidental--genero una 'formula' implícita para el movimiento. Este requería una fuerza externa (de no ser natural), su velocidad siendo proporcional a esta, pero inversa al medio sobre el cual el objeto se desplazaba. La relación entre el objecto y su medio (la sustancia dentro del cual se movia el objeto) fue de principal importancia para la 'física', si así lo podríamos llamar, aristotélica.
La noción luego fue utilizada por "Lothario Sarsi" (pseudonimo) durante el siglo 17 para argumentar que la cola y el calor de los cometas eran generados por su movimiento a traves del cielo. Galileo, refuta esta noción en 1623 en su ensayo "The Assayer" con una devastadora logica. Cuando se galopa a caballo, la cara de uno no se calienta, sino se enfria. Se dicía que lo hombres de Babilonia cocinaban los huevos al girarlos por el aire sobre una cuerda. Ante su fallido intento para cocinar un huevo de tal manera, Galileo sugiere sarcásticamente que la unica causa podría haber sido que los huevos fueron girados por babilonicos; al no ser babilonico, no podia cocinar su huevo. Finalmente, le hace una apuesta a Sarsi que hiciera el siguiente experimento: toma el arco mas fuerte y poderoso que existe hecho de acero y tira una flecha con su máximo poder. Si en cualquier momento la flecha coge fuego, o si las plumas de esta se tornaran marrones por quemadura en la mas minima manera, Galileo retractaria toda su critica de Sarsi. Podemos adivinar cual fue el resultado final. Sarsi termino en el olvido.
El papel de Galileo es sumamente importante porque es el, influenciado por el genio de Archimedes, es quien funda la fisica moderna al 'matematizar' el movimiento. Es decir, al tomar muestras de alto rigor midiendo la velocidad de balines cayendo sobre una tabla empinada, este obtiene datos que le permite crear las primeras formulas de la fisica: la caída era proporcional al cuadrado del tiempo de caída. La primera formula de la fisica, en esta manera se convierte en el primer 'modelo moderno' de lo que hoy llamamos la ciencia.
El problema que Aristóteles tuvo es que estuvo demasiado afectado por las condiciones materiales de los objetos que estudiaba; este no pudo 'separarlos' abstractamente de la realidad, lo que le hubiese permitido llevarlo al mundo de las matemáticas, y así realizar todo tipo de 'magia matemática' para llegar a conclusiones rigurosas sobre el mismo. Como tanto de la ciencia moderna, estas prácticas revolucionarias se basaron principalmente sobre la filosofia griega (la geometria teórica) que, en contraste con la babilónica, percibía los números como los fundamentos del universo.
Hemos de notar que la conversación con mi colega se dio en el contexto de los modelos climatológicos de los huracanes. Si duda fue algo cómico notar cuan rápidamente cambiaban las proyecciones para la tormenta tropical Danny. De un momento a otro, ponían la tormenta al sur de Puerto Rico, en otra instancia el norte de Puerto Rico, hasta en otras cruzando la isla. En fin, Danny se hizo 'sal y agua', llegando a nada-- sino convritiendose en un bienvenido chubasco sobre nuestros secos terrenos.
Contrario a los sugerido por mi colega, los modelos todavía le faltan poder computacional para poder representar fidedignamente al mundo. Lo que es curioso es que bien se conocen las formulas matemáticas de intercambio de calor, presión y otros aspectos de los complejos cambios climatológicos. Es más, estos modelos fueron generados durante la década de 1960. Lo que es curioso es que su poder predictivo actual depende completamente sobre el poder computacional disponible para los mismos, al igual que la obtención de data en tiempo real del medio ambiente (cifras de humedad, temperatura, etc). La matemática per se se conocía hace mucho tiempo atrás.
Los modelos computacionales climatológicos en su noción basica dividen la superficie de la tierra en 'cuadritos' y la computadora analiza cómo cada uno de estos cuadritos interactuan entre si: calor, presión, etc. Debido las limitaciones de las computadoras en para 1960, los 'cuadritos' utilizados eran enormes regiones geográficas, lo que hacían casi un chiste de sus primeros intentos de proyecciones al futuro. Pero, a manera que el poder computacional ha ido aumentado exponencialmente, determinado por la 'ley de Moore', igualmente se han ido reduciendo el tamaño de los cuadritos, dando a predicciones con un mayor grado de fidedignidad.
El acercamiento al cero, o la 'infinidad', es lo que le brinde la magia a la ciencia, como demostraron Zeno y Newton cientos de años atras. Mientras mas nos acercamos al infinito, mayor nos acercaremos a una representación fidedigna del mundo. Pero, como quizas demostró Einstein, es una tarea 'imposible'--tragicamente a nuestro alcance, siempre aproximandonos a ella, sin necesariamente poder llegar al fin. El fenomeno de mejoramiento predictivo en su totalidad es lo que los economistas llaman la 'ley de rendimientos menguantes'. Puedes acercarte a la 'infinidad', pero el costo de cada mejora va aumentando exponencialmente mientras que las mejoras realizadas por estos serán por cantidades inversamente menores; mientras mas trabajas, menos puedes lograr. Es le viejo cuento de la carrera entre Aquiles y la tortuga.
El buen intencionado colega no parece reconocer que ningún científico toma los modelos como una representación actual de la realidad; siempre serán una aproximación a la misma, con cierto margen de error, dependiendo de las condiciones bajo las cuales operan. En teoría, si tendríamos conocimiento perfecto de las condiciones climáticas en un solo instante, podríamos predecir con exactitud un año completo de cambios de temperatura, humedad y huracanes. Fue un tema debatido cientos de años atrás por Laplace, quien notó que si se podría saber dónde cada átomo estaba localizado, se podría predecir la historia y el futuro del universo. Pero, en la practica actual, ninguna computadora podrá acercarse a esa magnitud de información. Nuestros modelos siempre serán aproximaciones a la realidad.
Es aquí donde encontramos la ironía y la tragedia de los reclamos de nuestro estimado colega. El bien intencionado colega no parece percatarse que sus argumentos podrían ser utilizados para negar el cambio climático que, sin cuestión alguna, nos aflige al momento, posiblemente convirtiendose en la verdadera 'bomba nuclear' que destruya la raza humana. Si se argumenta que los modelos no tienen validez predictiva, entonces se podría argumentar que la 'crisis ambiental' es un 'invento' de los científicos y, por lo tanto, que no deberíamos de hacer nada al respecto. Ausencia de problema no requiere una respuesta.
Es difícil de creer que Republicanos de la ala derechista extrema en Estados Unidos como el cubano-Americano Ted Cruz, entre muchos otros, están tomando precisamente esa posición.
¿Cómo entonces podemos reconciliar estas dos contradicciones? Por un lado, no podemos predecir el clima por mas de unos días, pero por otro lado podemos estimar el fin de la humanidad mediante proyecciones de cambios irreversibles climatológicos. Nuestro amigo podría contra-argumentar al notar que, 'te estas contradiciendo'. Buen punto, pero incorrecto a la vez.
Es importante aquí destacar los diferentes tipos de modelos involucrados, el 'macro' y el 'micro'. Para ilustrar esta noción, es bueno utilizar un ejemplo concreto: la caída de una hoja de un árbol. Aunque los físicos pueden dar un calculo de la caida de una hoja en un vacío, siguiendo la ley de caída de Galileo, no podemos determinar el patrón exacto de su caída. La caída de nuestra hoja al aire abierto estará influenciada por un sinnúmero de factores del cual no tenemos información detallada: las forma particular de la hoja, los vientos alisios que podrían estar pasando, etc. Por lo tanto, aunque los físicos pueden lanzar un cohete para que llegue a Pluto a un billón de millas distante, no pueden calcular con exactitud el lugar exacto dónde una particular hoja de árbol caerá en unos pocos pies.
Lo mismo con los modelos climatológicos 'macro' (cambio climático) y los 'micro' (patrones de huracanes). La inhabilidad de predecir el segundo, el micro, no invalida la habilidad de proyectar el primero, el macro. Desde el comienzo de la Revolución Industrial, la cantidad de dióxido de carbono que la especie humana deposita sobre la atmósfera ha ido aumentado año tras años, en una manera regular y contundente (que también se empezó a medir a eso de los 1960). La humanidad de por si inconscientemente ha estado realizando el 'experimento' más grande de toda la historia humana: la alteración involuntaria de la atmosfera.
El problema no es que nuestros modelos no funcionan, sino precisamente todo lo opuesto: que no tomemos sus resultados con el nivel de seriedad que ameritan--algo que terminará siendo fatal para toda la humanidad, independientemente del país, cultura, religión, raza o grupo étnico al cual perteneces.
He ahí la genuina tragedia del reclamo de mi buen colega universitario.