Hay un límite para el entendimiento científico?

Impresión del artista de un agujero negro supermasivo Crédito de la imagen: NASA / Reuters Por Martin Rees, The Atlantic Wire (RSS) • 6 de diciembre de 2017 Albert Einstein dijo que "lo más incomprensible sobre el universo es que es comprensible". Tenía razón al asombrarse. Los cerebros humanos evolucionaron para ser adaptables, pero nuestra arquitectura neuronal subyacente apenas ha cambiado desde que nuestros antepasados vagaron por la sabana y enfrentaron los desafíos que la vida en ella presentaba. Es notable que estos cerebros nos hayan permitido dar sentido al quantum y al cosmos, nociones muy alejadas del mundo cotidiano de "sentido común" en el que evolucionamos. Pero creo que la ciencia llegará a los buffers en algún momento. Hay dos razones por las que esto podría suceder. El optimista es que limpiamos y codificamos ciertas áreas (como la física atómica) hasta el punto de que no hay más que decir. Una segunda posibilidad más preocupante es que alcanzaremos los límites de lo que nuestros cerebros pueden captar. Puede haber conceptos, cruciales para una comprensión completa de la realidad física, de los que no somos conscientes, así como un mono no comprende el darwinismo o la meteorología. Algunas ideas podrían tener que esperar una inteligencia posthumana. El conocimiento científico es sorprendentemente "desigual", y los misterios más profundos a menudo se encuentran muy cerca. Hoy en día, podemos interpretar convincentemente medidas que revelan dos agujeros negros que se estrellan a más de mil millones de años luz de la Tierra. Mientras tanto, hemos progresado poco en el tratamiento del resfriado común, a pesar de los grandes avances en epidemiología. El hecho de que podemos estar seguros de los fenómenos cósmicos arcanos y remotos, y desconcertados por las cosas cotidianas, no es tan paradójico como parece. La astronomía es mucho más simple que las ciencias biológicas y humanas. Los agujeros negros, aunque nos parecen exóticos, se encuentran entre las entidades sin complicaciones de la naturaleza. Se pueden describir exactamente con ecuaciones simples. Entonces, ¿cómo definimos la complejidad? La pregunta de hasta dónde puede llegar la ciencia en parte depende de la respuesta. Algo hecho de solo unos pocos átomos no puede ser muy complicado. Las cosas grandes no necesitan ser complicadas tampoco. A pesar de su inmensidad, una estrella es bastante simple: su núcleo es tan caliente que las moléculas complejas se rompen y no pueden existir productos químicos, por lo que lo que queda es básicamente un gas amorfo de núcleos atómicos y electrones. Alternativamente, considere un cristal de sal, compuesto por átomos de sodio y cloro, empaquetados una y otra vez para formar una red cúbica repetitiva. Si toma un cristal grande y lo corta, hay pocos cambios en la estructura hasta que se descompone en la escala de átomos individuales. Incluso si es enorme, un bloque de sal no podría llamarse complejo. Los átomos y los fenómenos astronómicos, los muy pequeños y los muy grandes, pueden ser bastante básicos. Es todo lo que está en medio que se vuelve complicado. Lo más complejo de todos son los seres vivos. Un animal tiene una estructura interna en todas las escalas, desde las proteínas en células individuales hasta las extremidades y los órganos principales. No existe si está cortado, la forma en que un cristal de sal sigue existiendo cuando se corta en rodajas y se corta en cubitos. Se muere. La comprensión científica a veces se concibe como una jerarquía, ordenada como los pisos de un edificio. Los que se ocupan de sistemas más complejos están más arriba, mientras que los más simples descienden a continuación. Las matemáticas están en el sótano, seguidas por la física de partículas, luego el resto de la física, luego la química, luego la biología, luego la botánica y la zoología, y finalmente el comportamiento y las ciencias sociales (sin duda los economistas reclaman el ático). "Ordenar" las ciencias no es polémico, pero es cuestionable si las "ciencias de la planta baja" --en particular la física de partículas-- son realmente más profundas o abarcadoras que las demás. En cierto sentido, claramente lo son. Como explica el físico Steven Weinberg en Dreams of a Final Theory (1992), todas las flechas explicativas apuntan hacia abajo. Si, como un niño obstinado, sigues preguntando "¿por qué, por qué, por qué?" Terminas en el nivel de partícula. Los científicos son casi todos reduccionistas en el sentido de Weinberg. Se sienten seguros de que todo, por complejo que sea, es una solución a la ecuación de Schrödinger: la ecuación básica que rige cómo se comporta un sistema, de acuerdo con la teoría cuántica. Pero una explicación reduccionista no siempre es la mejor o la más útil. "Más es diferente", como dijo el físico Philip Anderson. Todo, sin importar cuán intrincados --bosques tropicales, huracanes, sociedades humanas-- esté hecho de átomos y obedezca las leyes de la física cuántica. Pero incluso si esas ecuaciones pudieran resolverse por inmensos agregados de átomos, no ofrecerían la iluminación que buscan los científicos. Los sistemas macroscópicos que contienen un gran número de partículas manifiestan propiedades "emergentes" que se comprenden mejor en términos de conceptos nuevos e irreductibles apropiados para el nivel del sistema. La valencia, la gastrulación (cuando las células comienzan a diferenciarse en el desarrollo embrionario), la impronta y la selección natural son todos ejemplos. Incluso un fenómeno tan poco misterioso como el flujo de agua en tuberías o ríos se comprende mejor en términos de viscosidad y turbulencia, en lugar de interacciones átomo por átomo. A los especialistas en mecánica de fluidos no les importa que el agua esté compuesta de moléculas de H2O; pueden entender cómo se rompen las olas y qué hace que una corriente se vuelva agitada solo porque imaginan el líquido como un continuo. Los nuevos conceptos son particularmente cruciales para nuestra comprensión de cosas realmente complicadas, por ejemplo, aves migratorias o cerebros humanos. El cerebro es un conjunto de células; una pintura es un ensamblaje de pigmento químico. Pero lo importante e interesante es cómo aparece el patrón y la estructura a medida que subimos las capas, lo que se puede llamar complejidad emergente. Entonces, el reduccionismo es cierto en cierto sentido. Pero rara vez es cierto en un sentido útil. Solo alrededor del 1 por ciento de los científicos son físicos de partículas o cosmólogos. El otro 99 por ciento trabaja en niveles "superiores" de la jerarquía. Están retenidos por la complejidad de su tema, no por ninguna deficiencia en nuestra comprensión de la física subnuclear. En realidad, entonces, la analogía entre la ciencia y un edificio es realmente bastante pobre. La estructura de un edificio está en peligro por bases débiles. Por el contrario, las ciencias de "alto nivel" que se ocupan de sistemas complejos no son vulnerables a una base insegura. Cada capa de ciencia tiene sus propias explicaciones distintas. Los fenómenos con diferentes niveles de complejidad deben entenderse en términos de conceptos diferentes e irreductibles. Podemos esperar grandes avances en tres fronteras: la muy pequeña, la muy grande y la muy compleja. No obstante, y estoy haciendo lo que tengo que decir, mi corazonada es que hay un límite para lo que podemos entender. Los esfuerzos para comprender sistemas muy complejos, como nuestros propios cerebros, bien podrían ser los primeros en alcanzar dichos límites. Tal vez complejos agregados de átomos, ya sean cerebros o máquinas electrónicas, nunca puedan saber todo lo que hay que saber sobre ellos mismos. Y podríamos encontrarnos con otra barrera si tratamos de seguir las flechas de Weinberg más abajo: si esto lleva al tipo de geometría multidimensional que los teóricos de cuerdas prevén. Los físicos quizás nunca comprendan la naturaleza fundamental del espacio y el tiempo porque las matemáticas son demasiado difíciles. Mi afirmación de que hay límites para el entendimiento humano ha sido desafiada por David Deutsch, un distinguido físico teórico que fue pionero en el concepto de "computación cuántica". En su provocativo y excelente libro The Beginning of Infinity (2011), dice que cualquier proceso es computable, en principio. Es verdad. Sin embargo, ser capaz de calcular algo no es lo mismo que tener una comprensión profunda de ello. El hermoso patrón fractal conocido como el conjunto de Mandelbrot se describe mediante un algoritmo que se puede escribir en unas pocas líneas. Su forma se puede trazar incluso con una computadora de modesta potencia: Un conjunto de Mandelbrot Crédito de la imagen: (Flickr / Dominic Alves) Pero ningún humano al que se le haya dado el algoritmo puede visualizar este patrón inmensamente complicado en el mismo sentido en que puede visualizar un cuadrado o un círculo. El campeón de ajedrez Garry Kasparov argumenta en Deep Thinking (2017) que "la máquina humana superior" es más poderosa que solo. Quizás sea explotando la simbiosis de fortalecimiento entre los dos que se harán nuevos descubrimientos. Por ejemplo, cada vez será más ventajoso utilizar simulaciones por computadora en lugar de realizar experimentos en el desarrollo de fármacos y la ciencia de los materiales. Si las máquinas eventualmente nos superarán en un grado cualitativo, e incluso ellas mismas se volverán conscientes, es una controversia en vivo. El pensamiento abstracto de cerebros biológicos ha sustentado el surgimiento de toda cultura y ciencia. Pero esta actividad, que abarcará decenas de miles de años como máximo, probablemente sea un breve precursor de los intelectos más poderosos de la era posthumana, evolucionada no por la selección darwiniana sino por el "diseño inteligente". Si el futuro a largo plazo reside en lo orgánico post-humanos o con máquinas electrónicas superinteligentes es un tema de debate. Pero seríamos excesivamente antropocéntricos para creer que la plena comprensión de la realidad física está al alcance de la humanidad, y que no quedarán enigmas para desafiar a nuestros descendientes remotos. With a little help from Google Translate for Business