domingo, 20 de diciembre de 2009

2 Cosmología. Las Cajas Negras.

"El científico suele confesar que basa sus creencias en la observación, no en la teoría... No he conocido a ninguno que lleve a la práctica tal afirmación...la observación no basta...la teoría tiene una participación importante en la determinación de creencias".
ARTHUR S. EDDINGTON, The Expanding Universe, 1933

E l científico, al hacer ciencia, desarrolla una parte importante de su trabajo a través de lo que normalmente se conoce como cajas negras, que no son más que las generalizaciones que solo describen un fenómeno, tomando en cuenta nada más que variables de entrada y efectos de salida. En ello, puede, incluso, llegar a descubrir leyes que relacionan a través de las matemáticas ambos parámetros y, de ese modo, poder construir predicciones sobre el comportamiento de un sistema. Lo anterior, prescindiendo de definir el mecanismo íntimo responsable de la regularidad encontrada, que explica tal comportamiento del sistema.
Aunque solamente vienen a ser una representación del funcionamiento global de un sistema dado, es decir las simples fundaciones de un modelo fenomenológico del hecho o hechos en estudio, no obstante las cajas negras son poseedoras de la virtud de ser generalizantes, descubridoras de regularidades que necesitan ser explicadas, de ser representaciones sencillas, precisas y de alto contenido empírico, lo que implica para el científico la imposibilidad de alejarse demasiado, con interpretaciones de los hechos mismos. Por ello, históricamente, las cajas negras han llegado a ser uno de los pasos ineludibles que se dan en las primeras etapas en los procesos de construcciones teóricas.

Lo descrito anteriormente es, quizás, el único paradigma que los científicos, al hacer ciencia, siguen con rigor. En física, por ejemplo, los fenómenos estudiados como cajas negras son abundantes y clásicos.
En óptica encontramos que se ha logrado establecer, entre otras cosas, que, en la reflexión de la luz, el ángulo de incidencia de un rayo luminoso es igual al ángulo de reflexión. Ello se expresa con simplicidad en matemáticas a través de la siguiente forma: i = r (i es el ángulo de incidencia y r el de reflexión). Con esta fórmula es posible predecir hacia dónde saldrá el rayo reflejado, si se conoce el ángulo con que la luz llega a una superficie reflectora. Y esto sin necesidad de saber, ni siquiera de cuestionarse, por qué ello ocurre así o cuál es la naturaleza de la luz, si es onda, partícula o fotón.

Otro ejemplo muy conocido y simple se encuentra en lo que se conoce como ley de Boyle (denominada así en homenaje a su descubridor), la cual establece para un gas: V = K x T/P; en que V es el volumen, T la temperatura, P la presión y K una constante. De acuerdo a esta ecuación, si se aumenta la temperatura, dejando constante la presión, aumentará el volumen del gas, en cambio si lo que se aumenta es la presión - manteniendo constante la temperatura - disminuirá este volumen. Utilizando esta relación matemática establecida, es posible predecir exactamente el volumen que alcanzará el gas si se conoce el valor inicial de las variables, el valor de la constante y la cantidad de cambio que se introduce al sistema. También explica que el gas se calentará si se aumenta la presión y se mantiene constante el volumen. Para hacer estas predicciones no es necesario averiguar la naturaleza del gas - lo que podría explicarnos el por qué de esta regularidad -, es suficiente con tratar al sistema como una caja negra.

En la vida diaria, habitualmente tratamos con situaciones o artefactos en forma de cajas negras. Hasta niños muy pequeños saben que si accionan la perilla adecuada en un aparato de televisión, aparecerán imágenes en la pantalla; también sabemos que si se gira el selector, cambiarán las imágenes; o que si giramos la perilla del volumen irá variando el nivel de éste. Incluso podemos obtener una ecuación que relacione el ángulo de giro de la perilla con el volumen logrado y posteriormente predecir el volumen exacto que se logrará al fijar la perilla en determinado ángulo. Todo eso lo hacemos sin necesidad de saber que es lo que hace exactamente cada perilla en el sistema, o como es posible captar imágenes de algo que puede estar sucediendo a kilómetros de distancia. Nos basta con saber que si aplicamos una variable de entrada, tendremos un efecto de salida, nos basta con una explicación de caja negra. Y así actuamos frente al teléfono, el auto, la radio, etc., sin olvidar, por supuesto, el control remoto.

Pero las cajas negras pueden ser desmontadas, pueden abrirse, en un sentido figurado. Esto se logra haciendo conjeturas, hipótesis, acerca de lo que ocurre en su interior, de los mecanismos que generan el efecto que se registra en la salida cuando se aplica una determinada variable en la entrada del sistema, para luego realizar experimentos o registrar observaciones que avalen o rechacen la realidad del mecanismo propuesto. Una vez en posesión de una hipótesis tal, con su correspondiente aval de experiencias, la caja negra se ha transformado en una caja translúcida. La naturaleza atómico-molecular de la materia, junto a la dinámica de las moléculas en un gas es la caja translúcida de la ley de Boyle.

Para muchos filósofos de las ciencias el objetivo de éstas es generar cajas negras para luego transformarlas en cajas translúcidas, de modo de aumentar el conocimiento, pero, además profundizarlo. Para otros, en cambio, la ciencia sólo debe llegar a definir las cajas negras, pues el transformarlas en translúcidas sólo agrega especulación, alejándose de la base factual, empírica. Como quiera que sea, los científicos difícilmente renunciarán a hacer translúcida una caja negra.

Fuente: http://www.astrocosmo.cl/h-foton/h-foton-01_01.htm

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