Ciencia y Tecnología
22 de abril de 2013

¿Por qué se percibe a la Física como muy complicada?

Dr. Alejandro G. GONZALEZ

No es muy habitual que en una conversación casual surja el tema de la Física. Sin embargo, cuando esto sucede se pueden observar dos situaciones muy características. Una es la usual cuando se toca un tema muy delicado. Hay algunos comentarios de un cortés y respetuoso interés por el asunto y un rápido cambio de orientación de la discusión hacia otra materia que parezca más fácil de seguir o analizar. Esta actitud podría interpretarse como de un amigable desinterés, pero en realidad muestra cuán arraigada está la idea de que la Física es extremadamente difícil. En ocasiones, el tema se trata con un respeto casi rayano con la sacralización. Se considera el asunto como importante pero inaccesible y se actúa como si se estuviera ante algo misterioso que no debe ser tocado sino por unos pocos iniciados. Los físicos solemos quedar perplejos ante esta actitud. Después de todo, nuestra meta no es ocultar el conocimiento en un lenguaje arcano, sino, por el contrario, facilitar la comprensión de la naturaleza.

En otros casos, se genera una discusión en defensa de explicaciones universales extremadamente simples que confrontan con las usuales entre los científicos. A veces, es un intento genuino de buscar una interpretación del mundo natural que supere la percepción de la Física como una ciencia muy complicada. Sin embargo, en muchos de estos casos, el diálogo entre un individuo que ha sido formado como físico y otro que no lo ha sido puede resultar frustrante para ambos por causas diferentes a las del caso anterior. Sin comprender lo que los físicos quieren decir al usar términos como campo magnético, relatividad, incertidumbre o cuántica, se invocan estas palabras en forma imprecisa como si mencionarlas proveyera la explicación de todo. Cuando un físico intenta protestar por este uso de los términos, parecería que busca complicar innecesariamente las cosas. Se plantea así una confrontación entre una posición atractiva por su aparente simplicidad y la metodología científica de los físicos.

Parece que en ambos casos se percibe a la Física como muy complicada, ya sea por necesidad o artificio. Sin embargo, la Física no consiste en una acercamiento complicado a la comprensión de la Naturaleza. Muy por el contrario, aunque admite la complejidad de la Naturaleza, busca tratar los problemas bajo la presuposición de que es posible una explicación apropiada, simple y compatible con el entendimiento humano. Los modelos y teorías de los físicos son el producto del deseo de comprender los fenómenos sin la interferencia de complicaciones innecesarias. Incluir todo lo que existe en la Naturaleza sería incomprensible. Ignorar aquello que es esencial sería inútil y falso. Los físicos admiten que en ocasiones el mundo natural es más complejo de lo que imaginan o desean, pero siempre intentan una explicación lo más simple posible que permita describir lo observado y que dé conclusiones confiables que puedan compararse con experimentos futuros. Existe una metodología subyacente en la Física que contribuye a ese fin. Dentro de la complejidad de la Naturaleza, el físico intenta descubrir los conceptos y magnitudes esenciales que deben tenerse en cuenta para una adecuada descripción de los fenómenos bajo estudio. Para ello, es preciso definir correctamente cuáles factores deben tenerse en cuenta y establecer sus importancias relativas.

La anterior afirmación explica, en parte, por qué se percibe a la Física como una ciencia difícil. Primeramente, se necesitan definiciones estrictas de los factores y cantidades a tener en cuenta. Para el lenguaje común existe una vaga asociación entre trabajo, fuerza, energía, potencia... Para la Física estas cantidades son diferentes y las relaciones entre ellas están claramente definidas. El carácter estricto de los términos usados en la Física no es un producto de una actitud rígida, sino de la necesidad de poder tener una definición que permita cuantificar lo que se estudia. Esta segunda parte tampoco es caprichosa. Para decidir cómo simplificar la enorme complejidad del mundo natural al estudiar un problema particular, es necesario contar con criterios objetivos. Es intuitivamente claro que si uno analiza el vuelo de un avión la gravedad terrestre es importante pero no es un factor excluyente de otros igualmente decisivos para comprender el problema como la presencia del aire. También la gravedad de la Luna está presente y actúa sobre el avión pero intuitivamente admitimos que no es importante en este problema. Sin embargo, si uno estudia las mareas, no se la puede despreciar. ¿Por qué en un caso considero la gravedad de la Luna y en otro no? Los físicos inmediatamente recurrirán a un cálculo simple y grueso  para estimar la importancia relativa de los diferentes efectos existentes en la Naturaleza y de esta forma determinar cuáles son los dominantes. Una vez hecho esto, procederán a quedarse con los más importantes y elaborarán un modelo. En el caso del avión, las fuerzas de gravedad terrestre y de resistencia y sustentación del aire son mucho mayores que la de gravedad lunar. Para el caso de las mareas, la gravedad lunar y la terrestre son mucho más importantes que la presencia del aire. Para hacer estas afirmaciones precisamos de definiciones cuantitativas de estas fuerzas que permitan una comparación objetiva.

Esto nos permite comprender un aspecto importante que conforma el lenguaje de la Física: la necesidad de interactuar con la Naturaleza en forma cuantitativa. La mera observación cualitativa de la misma es insuficiente para la Física, y explica los errores de la interpretación aristotélica del mundo físico. Para Aristóteles, mente genial en muchos aspectos, el movimiento implicaba la existencia de una fuerza. Sin embargo, qué era el movimiento y qué era la fuerza en un sentido cuantitativo no quedaba claro. La física newtoniana definió el movimiento como relacionado con una cantidad medible llamada velocidad y separó este concepto del de la aceleración Por otro lado, la fuerza dejó de ser una entidad vaga para volverse una magnitud medible mediante un dispositivo llamado dinamómetro. Luego de especificar el significado de cada término, se pudo ver que la fuerza se relacionaba con la aceleración. Aunque casi todos los movimientos requieran de alguna fuerza, los rectilíneos y uniformes no. La generalización vaga de Aristóteles era errada. La definición estricta y cuantitativa de Newton sentó las bases de una metodología exitosa para la comprensión de problemas que van desde la escala subatómica hasta la escala cósmica.

Es aquí donde aparece un tercer elemento a tener en cuenta. Para los físicos, un modelo no es bueno si no se puede verificar que las conclusiones que se deducen de él, tanto cualitativas como cuantitativas, concuerdan con lo observable y medible en la Naturaleza. El aspecto cuantitativo aparece nuevamente y explica la importancia de correctas y estrictas definiciones de los términos que puedan expresarse en forma matemática para permitir su evaluación contra experimentos que proveen el fundamento y la última prueba de las ideas de la Física. Se deduce de esto que los experimentos son esenciales. No son meras observaciones cualitativas sino que se planean para poder dar evidencia cuantitativa que indique la importancia relativa de los fenómenos presentes y verifiquen los modelos propuestos. Por ello la Física se basa claramente en la posibilidad de medir. Todo aquello que no es medible escapa del ámbito de la Física, aunque su carácter en ocasiones metafísico resulte muy atractivo.

La Física admite la complejidad de los fenómenos que analiza, pero intenta simplificar los problemas para comprenderlos. La percepción de su carácter complejo está en la necesidad de un lenguaje estricto y matemático, no en un intento de crear un lenguaje esotérico. La Física se expresa en un lenguaje que, aunque parezca extraño, permite una fácil comprensión de su objeto de estudio. Los físicos deben hacer un esfuerzo para explicar su lenguaje sin asumir que es comprendido. La educación juega un importante papel en cubrir el vacío que se genera entre lo que interpreta el físico y lo que entiende una persona sin una apropiada cultura sobre la Física. Así como la Música requiere una cierta educación y entrenamiento para ser un intérprete o compositor, así la Física lo exige para ser un divulgador o científico. Sin embargo, el valor y la grandeza tanto de la Física como de la Música, en cuanto producto del genio humano, pueden ser apreciados por todos con una correcta educación. En este sentido, la enseñanza secundaria juega un papel decisivo muchas veces olvidado. Si el hablar de la Música genera un inmediato interés en una conversación, es porque nos hemos acostumbrado a apreciarla y entender su lenguaje aún cuando no seamos genios musicales. La Física necesita de una apreciación y un entendimiento semejante.

Dr. Alejandro G. GONZALEZ:
Profesor Asociado, Fac. Cs. Exactas (UNICEN), Investigador Adjunto CONICET, Miembro del IFAS.
Contacto: aggonzal [at] exa [dot] unicen [dot] edu [dot] ar