47 LA IMAGINACIÓN EN LA CIENCIA HOLTON.pdf

8/11/2019 47 LA IMAGINACIN EN LA CIENCIA HOLTON.pdf

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LA IMAGINACIN EN LA CIENCIA1.

GERALD HOLTON.

Me siento muy honrado por haber sido elegido para hablarles sobre el tema dela imaginacin en la ciencia en el marco de este prestigioso Festival dei Due

Mondi;las artes y las ciencias tambin son Dos Mundos, pero mantienen una

relacin de primos hermanos porque, aunque sus herramientas y productos

son diferentes, el ingenio y la pasin que les caracteriza son similares.

Tambin hay una larga historia de estimulacin recproca, ya desde la poca

de Pitgoras, quien sostena que tanto la msica como los fenmenos de la

naturaleza estn gobernados por la relacin entre los nmeros enteros. Y como

voy a tratar de demostrar aqu, los historiadores del arte nos han proporcionado

enfoques clave en lo que se refiere a determinados problemas de la historia de

la ciencia.

No obstante, si deseamos analizar la imaginacin de los cientficos en pleno

funcionamiento, tendr que ser pillndoles por sorpresa. Por razones bastantes

slidas, los cientficos modernos tratan de mantener sus conflictos personales

al margen de los datos que publican y de sus libros de texto. Sobre ese punto,

continua vigente el consejo que Louis Pasteur daba a sus alumnos y colegas:

Haced que vuestros resultados parezcan inevitables.

As pues, es en los registros privados y en los cuadernos de laboratorio donde

los historiadores de la ciencia pueden encontrar cualquier cosa que los propios

cientficos deseen ocultar. Aun cuando la lgica, las matemticas y la

experimentacin constituyen guas constantes, no son suficientes en absoluto

si lo fueran, cualquier ordenador podra ocuparse de las mismas

investigaciones sin ayuda. Si miramos por el agujero de la cerradura de la

puerta del laboratorio, veremos que el cientfico tambin necesita muchas otras

herramientas. Voy a citar ejemplos de tres de estas herramientas en el

quehacer de la ciencia, tres compaeras estrechamente unidas en el progreso

1Este artculo es una reproduccin textual del documento de imgenes y metforas de la ciencia compilacin deLorena Preta, publicado por Alianza Editorial en 1992., lo estamos utilizando reconociendo plenamente su autoria yque se esta utilizando con fines exclusivamente educativos.


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UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS Y ARTESFACULTAD DE EDUCACIN EPISTEMOLOGA E HISTORIA DE LA FSICA

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de la ciencia moderna y que rara vez son debidamente reconocidas. Les voy a

hablar de la imaginacin visual, la imaginacin metafrica y la imaginacin

temtica. La mayor parte de mis ejemplos proceden de la fsica, pero se

podran cosechar casos similares de las dems ramas del rbol de la ciencia.

Empezaremos por la imaginacin visual, aunque slo sea porque los primeros

pasos de la ciencia occidental transcurrieron a travs de los ojos -a travs de la

observacin de los enigmticos movimientos de los planetas, constantes

caminantes entre las estrellas fijas. Por eso no resulta sorprendente que a

menudo se rodearan de grandes sospechas aquellas entidades que podan

imaginarse pero permanecan ocultas a la visibilidad directa. Por ejemplo, el

esquivo ter pareca una base necesaria para entender la propagacin de la

luz, constituida por ondas electromagnticas transversales; pero, con el fin de

reproducir los movimientos supuestos dentro de ese ter, hubo que inventar

modelos mecnicos todava ms fantsticos --que dieron lugar a ejemplos de

modelos en movimiento en el ter -hasta que Heinrich Hertz decidi "echar el

alto", diciendo que las ecuaciones matemticas que describen la luz son todas

las que podemos imaginar cuando examinamos el movimiento de las ondas

luminosas.

De modo similar, la antigua nocin del tomo como entidad diminuta, indivisible

y discontinua resultaba cada vez ms insuficiente a medida que iba siendo

necesario explicar nuevas propiedades de la materia elctricas, qumicas y de

otros tipos. Al comienzo de este siglo, algunos cientficos corno, por ejemplo,

Ernst Mach, se lanzaron contra la idea misma del tomo, preguntando a todo el

mundo con gran sarcasmo:" Alguien ha visto alguno?"

De hecho, no habra sido imposible conseguir algn tipo de fsica y qumica sin

postular la existencia de los tomos, pero habra sido mucho ms complicado y

la ciencia hubiera sido menos bonita. Afortunadamente, los ojos acudieron en

nuestra ayuda. En 1912, el fsico C. T. R. Wllson mostr estas fotografas

(Figura 1) en una reunin cientfica, y aquello zanjo la cuestin para la mayora

de la gente. Haba dirigido un haz de partculas alfa procedentes de una fuenteradioactiva hacia una cmara de niebla, una pequea caja de cristal llena de


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aire hmedo a baja temperatura. A lo largo del recorrido de las partculas alfa,

que por supuesto son invisibles, aparece una faja de niebla, una pequea

nube. Eso es lo que revela los recorridos de las partculas alfa, algo as como

las estelas de vapor que dejan en el cielo los aviones en el paso.

figura 1

Aquello result bastante espectacular. Pero lo verdaderamente excitante

estaba en las discontinuidades, en los cambios repentinos de la direccin dealgunos recorridos (como el que se observa en el ngulo inferior izquierdo). La

partcula alfa pareca chocar con algo, y desviarse en otra direccin. En un

caso, el obstculo con el que haba chocado a saber, el ncleo de una de las

molculas de gas- haba recibido el impulso suficiente como para dejar su

propio rastro diminuto de vapor mientras la partcula recorra una corta

distancia en otra direccin. Estas imgenes son sencillas, silenciosas y

apacibles; no hay evidencia de movimiento. En s mismas, cada una de ellasrepresenta tan slo un parsimonioso jeroglfico. Pero para una mente

debidamente preparada y conectada a un ojo alerta, presentaban un drama

abrumador: la primera evidencia irrefutable de la existencia de discontinuidad

atmica a un nivel bastante inferior al de la percepcin directa. La dispersin de

haces de partculas se convirti en el camino para "ver" acontecimientos

atmicos.


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La generacin siguiente de herramientas para vislumbrar acontecimientos

subatmicos fue la cmara de burbujas. Las trayectorias se describan en un

medio lquido, y se hacan visibles en forma de filas de diminutas burbujas. La

figura 2 representa un ejemplo clebre. La fotografa tiene un aspecto algo

rudimentario, pero en este caso hay que ignorar las rayas y los garabatos y

concentrar la atencin tan slo en cinco lneas. Estas revelan que ha tenido

lugar un ciclo vital en esta pequesima etapa, como se observa en la figura 3:

un pin -partcula elemental cuya trayectoria est marcada con la letra !en la

ilustracin que interpreta las observaciones sin ms - entra en el campo visual

procedente de la parte inferior. Se encuentra con un confiado protn en la

cmara y de su interaccin surgen dos partculas llamadas "extraas" ( K0y "0)

debido a que su periodo de supervivencia es inesperadamente largo tratndose

de partculas creadas: nada menos que 10-10 segundos! Estas partculas, al

ser neutrales, no dejan ninguna huella, y finalmente tambin se descomponen.

El resultado de la descomposicin de cada una de las partculas "extraas" es

una partcula positiva y otra negativa, que producen en nuestro campo visual,

como si dijsemos, una tercera generacin, en la que cada cual posee de

nuevo su propio perodo de vida caracterstico.

figura 2

Notarn ustedes que el fsico est utilizando aqu la retrica propia de un

conocido tipo de drama o relato popular, representado en el tiempo y en el

espacio, una historia de nacimiento, aventura y muerte. La fuerza de muchosconceptos cientficos de gran utilidad descansa, al menos en parte, sobre el


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hecho de que son meras proyecciones antropomrficas del mundo de los

asuntos humanos.

figura 3

Aqu tenemos otra fotografa de una cmara de burbujas, tomada en 1973.

Para entonces la cmara de burbujas ya se haba convertido en un monstruo

de 12 metros cbicos de propano lquido, apodado Gargamel en recuerdo de la

madre de Garganta. Entre los miles y miles de fotografas tomadas en el

CERN, donde pasaron por la cmara innumerables haces de invisibles

partculas neutrnicas creadas por un acelerador, uno de los detectores se fijoen la configuracin que muestra la figura 4, diferente de cualquier otro. Al

analizarla se descubri que se trataba de algo que solemos denominar suceso

dorado , el reflejo de una rara pero reveladora, interaccin.

Debemos aconsejar al ojo no especializado que ignore casi todo lo que

aparece en la fotografa y se centre, esta vez, en el tenue garabato de la

izquierda; es la firma tpica de un electrn. La interpretacin de este suceso

contribuy definitivamente a confirmar la teora de la unificacin de las fuerzas

electromagnticas y dbiles, la llamada fuerza electrodbil. Por ese logro

compartieron un premio Nbel los Norteamericanos Sheldon Glashow y Steven

Weinberg con un investigador de la Universidad de Trieste, llamado Abdus

Salam. Dentro de un momento volver sobre esta fotografa para decirles como

la encajo la imaginacin cientfica.


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figura 4

Pero, antes de esto, debemos retroceder hasta el nacimiento de la ciencia

moderna en el siglo XVII, para entender mejor la fuerza inmensa de la

imaginacin icnica, es decir, de la capacidad para formar imgenes mentales

satisfactorias a partir de imgenes ptimamente esquivas y para convertir

vagas percepciones en slidos conocimientos. Mi amigo el profesor JeromeBruner ha trabajado mucho sobre el aspecto psicolgico de este proceso, y

cuando intervenga en este simposio la semana prxima quiz haga referencia

a ello. Hoy, mi ejemplo de este proceso de conversin desde la imaginara

ptica hasta la mental se refiere a Galileo Galilei. Se trata de un caso estudiado

por el historiador del arte Samuel Edgerton, cuyo exhaustivo anlisis voy a

esbozar aqu.

sta es la historia: en 1609, haba dos hombres mirando hacia nuestra Luna a

travs de un nuevo invento, el telescopio. El primero era el matemtico,

cartgrafo y astrnomo Thomas Hariot que, desde Londres, operaba con un

telescopio de 6 aumentos desde finales de julio de 1609. El otro era Galileo,

entonces profesor de matemticas en la Universidad de Padua; haba

aprendido por su cuenta a pulir lentes y se haba fabricado un telescopio de 20

aumentos, con el que observaba la Luna desde finales de otoo del mismo

ao. Afortunadamente, tenemos datos de lo que cada uno de estos dos


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hombres pensaban que vean. Resulta instructivo comparar sus anotaciones

privadas, as corno conocer las razones de las grandes diferencias entre ellos.

figura 5

Ambos saban que, al menos desde la poca de Aristteles, se consideraba a

la Luna corno una esfera perfectamente lisa y uniforme, smbolo del universo

incorruptible allende la Tierra. Adems, en los cuadros posteriores a la EdadMedia, la Luna aparece como un signo de la Inmaculada Concepcin de la

Virgen Mara; la figura 5 es un ejemplo (tomado de un cuadro de Murillo).

Desde luego, haba dos problemas. Uno era que algunas reas de la Luna real

evidentemente son ms oscuras que otras, por lo que no poda ser totalmente

uniforme. Thomas Hariot se refiri a "esa extraa abundancia de manchas". El

segundo problema consista en que si la Luna realmente era un espejo con

forma de esfera perfecta, en algn momento nos reflejara la imagen del sol tan

slo sobre una pequea zona de su superficie, como un punto brillante sobre


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una gran bola oscura. Pero, como siempre, surgieron las teoras ad hoc

necesarias para hacer frente a esos problemas. Por ejemplo, hubo quien dijo

que la superficie de la Luna era translcida y, como si fuera de alabastro,

devolva la luz de una manera difusa, dejando entrever los diferentes

materiales interiores.

La primera observacin de Hariot se ha conservado entre sus papeles (figura

6). Se trata de un tosco dibujo que muestra el limite de la iluminacin, la lnea

divisoria entre las zonas oscuras y la parte iluminada de la Luna. Pero lo ms

importante es que evidentemente Hariot no sabe, y no comenta en absoluto,

porque se trata de una lnea quebradaen lugar de la lnea curva que seria de

esperar si la Luna fuera realmente una esfera perfecta. El ve, pero las teoras

de la poca sobre la perfeccin de la Luna le dificultan la tarea de entender lo

que ve.

figura 6

Veamos ahora el caso de Galileo. A partir de finales de noviembre de 1609,

examina con atencin la fantasmagrica Luna a travs de su telescopio y

representa sus observaciones en forma de varios bellos dibujos a la sepia

(Figura 7). Es evidente que Galileo tambin ve las lneas quebradas

correspondientes al lmite de la iluminacin. Pero las interpreta enseguida

como irregularidades de la superficie, como montaas y crteres, y utiliza la

tcnica pictrica del claroscuro para manipular la luz y la oscuridad, recalcando

las protuberancias y las depresiones.


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Lo que ve Galileo aparece magnficamente descrito en su libro Siderius

Nuncius, publicado en 1610. La figura 8 muestra una de las ilustraciones de

este libro: exagera el paisaje Lunar a propsito. Galileo escribe all que la

superficie de la Luna, en contra de la concepcin filosfica de la poca, no es

lisa, uniforme y exactamente esfrica..., sino irregular, tosca y llena de

cavidades y prominencias, similar a la faz de la Tierra, ataviada de cadenas

montaosas y valles profundos. Galileo ve que no hay una diferencia

cualitativa entre la Tierra y la Luna. Incluso calcula a partir de las sombras

proyectadas por los picos, que las montaas deben tener 6.000 metros de

altura, qu son mas altas que los Alpes de la Tierra! Su voz suena muy

tranquila: pero l sabe que la vieja concepcin aristotlica del mundo se est

desmoronando bajo los efectos de esa voz.

figura 7

Las noticias de los sensacionales hallazgos de Galileo se extendieron

rpidamente por toda Europa y transformaron lo que la gente vea he aqu un

ejemplo de cmo el significado transmitido por datos objetivos depende de los

supuestos de partida. El propio Thomas Hariot, despus de leer el libro de

Galileo, volvi a situarse ante su telescopio en julio de 1610, un ao despus

de su primer intento, e hizo un dibujo de su nueva observacin (Figura 9),

donde aparecen montaas y crteres ensombrecidos -ms todava que en el

esbozo de Galileo. Una vez convertido a un nuevo modo de mirar, una vez

abandonados sus viejos supuestos de partida, Hariot empez a ver algobastante diferente de la misma vieja Luna. Quiero recordar aqu ese magnfico


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pasaje de Ana Karenina en el que Ana, desesperadamente enamorada del

conde Vronsky, explica a una amiga que no puede amar a un hombre como su

esposo porque ste tiene unas orejas enormes. Su amiga replica, muy

sabiamente, que lo que ha cambiado no son las orejas del marido de Ana, sino

el corazn de sta.

figura 8 y 9

Ahora debemos preguntarnos qu fue lo que, antes del cambio de actitud de

Hariot, hizo que Galileo y l miraran el mismo objeto con ojos tan diferentes.

Por supuesto, parte de la respuesta descansa sobre la mayor disposicin de

Galileo a considerar un universo copernicano, en el que todos los planetas y

satlites pueden ser similares. Pero otra gran parte de la respuesta tambin

descansa sobre sus respectivas formaciones en materia de visualizacin, sobre

el modo en que haban aprendido a utilizar sus ojos como herramientas de laimaginacin. En la Inglaterra de 1609 en la que viva Hariot, la cumbre del logro

artstico era la palabra, por ejemplo la de Shakespeare, que era ms importante

que cualquier cosa en el mbito de las artes visuales. De hecho, desde el punto

de vista visual, Inglaterra estaba bastante atrasada -casi podramos decir que

en la Edad Media- con respecto al entendimiento de realizaciones en

perspectiva. Sin embargo, en la Italia de Galileo, la pintura del Renacimiento

haba captado a los intelectuales en estado de alerta. Bajo el reinado de

Cosimo I de Florencia, Vasari haba fundado la gran Academia de Diseo en


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1562, un centro de artes visuales y arquitectura a beneficio de todos, no

solamente de los profesionales. No es casualidad que cuando Galileo solicit

su primer empleo a la edad de veinticinco aos, fuera para cubrir el puesto de

profesor de matemticas en esa Academia, para ensear geometra y

perspectiva, y en 1613 lleg a ser elegido miembro de tan distinguida

Academia.

As pues, es muy probable que Galileo, como todos los alumnos de la

Academia, hubiera estudiado el problema de las sombras que proyectan los

cuerpos sobre superficies diferentes. Los textos tpicos y ms que sobados que

se utilizaban en la Academia muestran cmo se traducen en luces y sombras

las protuberancias y depresiones de unas esferas reticuladas (figura 10). El

arte de la perspectiva y del claroscuro eran herramientas y habilidades que

Galileo haba aprendido en su juventud y, en 1609, cuando reaparecieron ante

sus ojos los viejos problemas relacionados con la proyeccin de la sombra,

tuvo ocasin de hacer buen uso de dichas herramientas en un contexto tan

diferente como el del campo visual telescpico. Se podra decir que Galileo

consigui entrever, a travs de este tubo ptico todava bastante pobre, que los

cientficos de todo el mundo pronto empezaran a ver y a entender los

fenmenos caractersticos del sistema solar.

figura 10


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Este caso representa un ejemplo de esta mezcla poderosa a la hora de hacer

ciencia: la mezcla de datos rigurosos, de slidos recursos matemticos y

pragmticos y de presupuestos tericos, todos ellos trabajando juntos en el

teatro de la mente. Y en esta mezcla, ha menudo a resultado crucial la destreza

en el uso de la imaginacin visual. En una clebre carta dirigida a Jacques

Hadamar, Einstein confesaba lo siguiente: Las palabras o el lenguaje, ya sean

en su forma escrita u oral, no parecen jugar papel alguno en mi mecanismo de

pensamiento. Las entidades fsicas que parecen actuar como elementos del

pensamiento son signos concretos e imgenes ms o menos claras que

pueden producirse y combinarse deliberadamente. Era como si, en su

actividad intelectual, Einstein jugara con las piezas de un rompecabezas. Y en

otra carta dirigida a Max Wetheimer, Einstein deca: Muy rara vez pienso en

palabras... suelo hacer una especie de repaso, un repaso visual.

Seguramente por eso, durante sus aos de juventud en Berna, Einstein haba

sido un excelente inspector de la Oficina de Patentes. Su trabajo consista en

estudiar las descripciones, y sobre todo las ilustraciones, enviadas por los

inventores, y despus reconstruir en su mente aquellas mquinas propuestas

para ver si realmente podan funcionar. Era una tarea fcil para l. Y adems,

en el marco de su fsica, l poda visualizar sin esfuerzo ciertos procesos que

para otros eran excesivamente complejos.

Permtanme ponerles un sencillo ejemplo relacionado con esto. Si ustedes han

estudiado fsica y llegado hasta la introduccin de la peculiar teora de la

relatividad, sin duda alguna su libro de texto les pedir que supongan que un

tren pasa a gran velocidad por delante del andn de una estacin en un da detormenta. Tambin tendrn que imaginar que hay un observador en el andn y

otro que viaja en la parte central del tren. Ahora caen del cielo dos centellas,

cada una de las cuales inciden sobre el tren en marcha; una incide en la parte

de delante y la otra en la de atrs. La pregunta importante es: cmo vern

esto los dos observadores, el que est parado en el andn y el que viaja en el

tren a gran velocidad?.


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Ustedes recordarn que la respuesta era: si para el primer observador las dos

centellas parecen estrellarse a la vez, al otro (el que viaja hacia uno de los

objetos centelleantes y se aleja del otro), le parecer que caen en momentos

distintos. Esto demuestra que la simultaneidad no es absoluta para todo el

mundo, sino que depende del estado de movimiento de cada cual. Es

relativa.

De la visualizacin de esta escena en sus pensamientos, de la realizacin

correcta de este "experimento mental", obtendrn ustedes gran cantidad de

fsica, y este ejemplo tan grfico desde el punto de vista visual se deriva

directamente de los escritos del propio Einstein. (En su libro de 1917 sobre la

relatividad aparece un diagrama que presenta su esbozo caractersticamente

parsimonioso de la situacin.) Todo esto era un juego de nios para l, aunque

no resultaba tan fcil para los dems, que tardaron mucho tiempo en aprender

a ver.

Actualmente quiz haya llegado a ser demasiado fcil. La imaginera de

Einstein se ha abierto camino incluso en el mundo del teatro. Si han visto

ustedes la pera de Robert Wilson y Phillp Glass que lleva por ttulo Einstein on

the Beach y cuya representacin dura cinco horas, habrn tenido ocasin de

contemplar el retrato de ese tren; en la pera se desliza muy lentamente por el

escenario durante dos largos actos, y por encima de l se mueve tambin muy

despacio algo parecido a esas centellas de que antes hablbamos. A Einstein

le habra dejado atnito este espectculo, porque en su ejemplo todo dependa

de que el tren fuera a gran velocidad.

En cualquier caso, la imaginacin visual de Einstein le proporcion una ayuda

soberbia en mltiples ocasiones. Hace algn tiempo encontr en los Archivos

Einstein un manuscrito fechado en 1920 en el que el gran filsofo explicaba

cmo lleg a inventar la teora general de la relatividad. La clave estuvo en

darse cuenta de que los efectos del movimiento acelerado y de la gravedad

pueden considerarse equivalentes. Como el propio Einstein describe en el

manuscrito: un da de 1907 se me ocurri la idea ms afortunada de mi vida,a saber, que el campo gravitatorio tan slo tiene una existencia relativa.


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Porque si nos fijamos en un observador que cae ligeramente desde el tejado de

su casa, veremos que mientras cae no existe para l ningn campo

gravitatorio. Por ejemplo, cualquier objeto que l mismo lance durante su cada

permanecer cerca de l.

Este experimento mental cientfico visualizable y extraordinariamente simple

es la base del principio de equivalencia de la relatividad general. Debo aadir a

modo de inciso que me alegra enormemente el hecho de que Robert Wilson y

Philip Glass no conocieran la existencia del manuscrito de Einstein, porque de

lo contrario quiz hubieran colocado a alguien cayendo libremente desde el

tejado al escenario del teatro.

Durante los primeros decenios de este siglo, la imaginacin icnica continu

dando lugar a un triunfo cientfico tras otro. Por ejemplo, el tomo de Niels Bohr

de 1913 adopt la imaginera del sistema solar copernicano. Al principio, desde

luego supuso un gran avance pero, a mediados del decenio de 1920 empez a

resultar evidente lo peligroso que era considerar los procesos atmicos en

trminos de una imaginera inicialmente inventada para acontecimientos a gran

escala, tales como el movimiento de los planetas.

Era necesario un nuevo mtodo para imaginar fenmenos como la rotacin

del electrn o para considerar la luz como onda y como partcula. Se haban

convertido en un obstculo las intuiciones de fcil visualizacin, en oposicin a

la abstraccin conceptual. No hace falta saber mucho acerca del principio de

incertidumbre de Heisenberg para darse cuenta de que aquellas rbitas tan

precisamente trazadas de los modelos atmicos de Bohr en realidad no puedenexistir en la naturaleza. Esto llev a Heisenberg, a partir de 1925, a proponer

una solucin necesaria pero drstica, una solucin que hasta hoy hace difcil

que los legos en la materia se sientan cmodos dentro de la fsica moderna.

Heisenberg elimin por completo el uso de modelos representables del tomo.

Una frase tpica de Heisenberg era: El programa de la mecnica cuntica tiene

que liberarse antes que nada de esas descripciones intuitivas... La nueva

teora, por encima de todo, debe abandonar por completo la visualizabilidad.O, como escribi Dirac en 1930: La tradicin clsica consideraba al mundo


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como una asociacin de objetos observables... Sin embargo, desde hace

relativamente poco tiempo cada vez es ms evidente que la naturaleza

funciona de acuerdo con un plan diferente. Sus leyes fundamentales no

gobiernan el mundo tal como aparece en nuestra imagen mental de un modo

directo, sino que controlan un sustrato del que no podemos formarnos una

imagen mental sin introducir irrelevancias.

En la mayora de las dems ciencias, la vieja imaginacin icnica contina

plenamente vigente. Pero los cientficos cunticos de hoy han logrado un nuevo

tipo de visualizabilidad, aunque en gran medida a travs de constructos

matemticos en lugar de fsicos, a travs de simetras y de diagramas

abstractos. La figura 11 nos ofrece al menos una pista del modo en que el

nuevo mtodo de pensamiento difiere del antiguo. En la parte superior se

encuentra representado el viejo mtodo visceral que se empleaba para contar

lo que ocurre cuando dos electrones con la misma carga se aproximan entre

s. Es una especie de instantnea situacin en el espacio; ambos electrones

ejercen mutuamente fuerzas de repulsin que de algn modo atraviesan el

hueco existente entre ellos. Pero ahora se considera mucho ms significativo

pensar que este fenmeno obedece a que las dos partculas intercambian un

fotn, una entidad que mediatiza la interaccin. La parte inferior de la figura 11

representa este nuevo mtodo de pensamiento, por medio de un tipo de

diagrama que debe su nombre a su inventor, Richard Feynman, y que aporta

una representacin en el espacio-tiempo de la dispersin de los dos electrones.

figura 11

Algo similar se aplica a la desintegracin beta del neutrn, que fue explicada

por primera vez por Enrico Ferm. La figura 12 est tomada de un libro editado


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recientemente por el profesor Paul Davies, The New Physics, quien sin duda

hablar de la nueva fsica en su exposicin programada para maana. Segn

el viejo modo de representar la desintegracin beta del neutrn (parte superior

de la figura 12), la interaccin entre el neutrn original y el protn, electrn y

neutrino resultante, tiene lugar en un nico punto espacio temporal A. En

contraste, como seala el profesor Davies, y tal como se representa en la parte

inferior de la figura 12: De acuerdo con la contemplacin de la desintegracin

beta, la interaccin entro las cuatro partculas se despliega en el espacio-

tiempo por medio del bosn W que intercambian. A energas bajas, las dos

descripciones dan las mismas predicciones, pero, cuando la energa es

elevada, los resultados son bastante diferentes.

figura 12

A medida que han ido desvanecindose los modelos mentales simples, han

ocupado su lugar nuevos auxiliares diagramticos al servicio de nuestros

procesos de pensamiento -nuevos diagramas en los que cada elemento

representa una expresin matemtica necesaria para calcular fuerzas o

probabilidades de dispersin. La figura 13 constituye otro ejemplo. Como mi

colega Howard Georgi describe en un artculo: La existencia de corrientes

neutras supone una verificacin importante de la teora moderna de la fuerzaelectrodbil. Esto significa que pueden darse procesos dbiles [es decir, raros,


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improbables] del tipo indicado, procesos en los que se intercambia un quanto

virtual elctricamente neutral [Z] entre un neutrino [ representado por la lnea

curva de la izquierda] y un quark [ lnea curva de la derecha], permaneciendo

invariables sus identidades [es decir, sus cargas].

figura 13

Y, como antes les promet, esto nos acerca de nuevo al suceso dorado de

que hablbamos al principio. Porque lo que les acabo de leer es precisamente

la descripcin de lo que ocurre en la fotografa que presenta la figura 4.

Nuestros "ojos desnudos" nicamente veran un garabato nada convincente,

pero el ojo de la mente, gracias a la versin "diagrama Feynman" del mismo

fenmeno, ve que un neutrino esparce un electrn sin modificar para nada las

cargas; as pues, existe una "corriente neutra"; As pues (simplificando

demasiado quiz), si a alguien se le hubiera ocurrido todo esto antes que a

Glasgow, Weinberg o Salaam, ese alguien a lo mejor habra tenido que hacer

el equipaje y viajar a Suecia a recoger su premio Nbel.

Examinemos ahora otra herramienta conceptual que algunos cientficos utilizan

con gran maestra en la gnesis de sus ideas. Se trata de la metfora y de su

prima hermana, la analoga.

Esto quiz les sorprenda a ustedes. Despus de todo, algunos filsofos opinan

que la imaginacin metafrica no sirve para nada en el mbito de la ciencia. El

Diccionario del pensamiento moderno dice de la metfora y de la analoga que

"representan una forma de razonamiento particularmente propenso a la

extraccin de conclusiones falsas a partir de premisas verdaderas". Se

considera a la metfora como "la esencia de la poesa"; opera a travs de la

ilusin, y desde luego la labor de los cientficos es precisamente todo lo


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contrario. As pues, podra parecer que la metfora y la analoga son dos cosas

que los cientficos deberan evitar con la mxima asiduidad.

Sin embargo, los cientficos utilizan analogas continuamente; Thomas Young,

un fsico del siglo XIX, representa un excelente ejemplo del castigo que puede

acarrear el hecho de hacerlo abiertamente. Este fsico debe la mayor parte de

su fama a su defensa de la idea de que la luz es fundamentalmente un

fenmeno ondulatorio, en contra de los principios de la teora cuasi corpuscular

que gozaba de tan amplia aceptacin en su poca. En una de sus primeras

publicaciones, Thomas Young escribe: "La luz es la propagacin de un impulso

comunicado al ter por cuerpos luminosos". Recuerda a sus lectores que ya

dijo Euler que los colores de la luz se deban a las diferentes frecuencias de las

vibraciones del ter luminoso". Pero si hasta entonces se trataba tan slo de

una mera especulacin, Young deca haberlo confirmado: la idea de que la luz

consiste en la propagacin de un impulso enviado al ter "est slidamente

confirmada..."; mediante qu?, Cmo? " A travs de la analoga entre los

colores de una chapa delgada y los sonidos de una serie de caones de

rgano" (dos fenmenos totalmente diferentes).

Incluso sin detenernos a estudiar los detalles de esta curiosa y, como el tiempo

ha demostrado, fructfera analoga entre la luz y el sonido -de esta

sorprendente extensin de la metfora del movimiento ondulatorio de un campo

a otro, aparentemente sin relacin -percibimos el considerable desafo que

supone esta transferencia de significado. De hecho, el valor que supone hacer

esta conexin, y lanzar la prueba experimental de la naturaleza ondulatorio de

la luz, no le pareci muy acertado ni siquiera a George Peacock, el editor de losCollected Papers de Thomas Young, amigo incondicional del mismo, y hombre

de ciencia del Trinity College de Cambridge. Cuando Peacock public una

recopilacin de escritos de Young en 1855, es decir, veintisis aos despus

de que Young falleciera y mucho tiempo despus de la consagracin de la

teora ondulatoria, Peacock continuaba sintindose obligado a evitar que el

lector cayera en algn terrible error sobre el tema que nos ocupa y, por ello,

aadi un asterisco tras la frase crucial de Young y redacto una severa nota de


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pie de pgina que tal vez sea nica en la literatura: "Esta analoga es

caprichosa y absolutamente infundada. Nota del editor".

El caso de Thomas Young es un ejemplo de la funcin creativa, aunque

arriesgada, de la metfora o de la analoga durante la fase inicial de la

imaginacin cientfica. La utilizacin de la misma idea una y otra vez en

contextos bastante diferentes era parte del credo cientfico de Enrico Fermi.

Segn l, cualquier fenmeno fsico se podra entender en trminos de una

analoga con una de entre ms o menos dos situaciones fsicas primarias,

primitivas. Por ejemplo, efectivamente dio un gran impulso a la moderna fsica

de las partculas elementales con un trabajo que public en 1934 sobre la

desintegracin beta, en el que deca que cualquier teora sobre la enigmtica

emisin de partculas ligeras, como los electrones, a partir de un ncleo,

debera entenderse por analoga con la consolidada teora de la emisin de los

quanta luminosos (fotones) a partir de la desintegracin del tomo. As fue

como eludi la trampa de tener que pensar que el electrn ya exista en el

ncleo antes de su emisin; despus de todo, a nadie le haba parecido

necesario pensar que el fotn ya estaba formado dentro del tomo antes de ser

irradiado.

Y de nuevo, poco despus de escribir un trabajo sobre el efecto ejercido por los

electrones lentos al chocar con un tomo, Ferm nicamente era capaz de

entender el efecto de los neutrones lentos sobre el ncleo. Esto ocurra en

octubre de 1934, cuando l y su equipo, casi por mero accidente, descubrieron

la radiactividad artificial milagrosamente realzada de la plata, que result haber

sido provocada por la dispersin de neutrones, es decir, por su deceleracin.Las pginas del cuaderno de laboratorio que registran este descubrimiento son

bastante lacnicas y el trabajo resultante muy corto, pues no llega a dos

pginas. Sin embargo, se podra decir que su utilizacin de la analoga coloca a

Fermi sobre lo que result ser el primer paso necesario hacia el reactor

nuclear, y de ah a la llamada era nuclear.

Y por fin llego a la tercera de las herramientas Imaginativas que algunoscientficos utilizan durante la fase inicial -se trata de lo que yo llamo


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imaginacin temtica. Es todava ms arriesgada que las que hemos analizado

hasta ahora: Me refiero a la prctica de dejar tranquilamente que los

presupuestos del cientfico acten durante un tiempo como gua de su propia

investigacin cuando todava no hay pruebas suficientes de dichos

presupuestos, y en ocasiones Incluso frente a la evidencia aparentemente

contrapuesta. Esto viene a representar una suspensin deliberada de la

incredulidad, que es precisamente lo contrario de lo que se suele considerar la

actitud escptica del cientfico.

De hecho, la expresin "suspensin deliberada de la incredulidad" procede de

un anlisis de la poesa efectuado por Samuel Taylor Coleridge en su

Biographia Literaria. Segn sus propias palabras, l se consideraba obligado a

imbuir sus escritos poticos de una apariencia de verdad suficiente para

originar esas sombras de la imaginacin, esa suspensin deliberada y

momentnea de la incredulidad que constituye la fe potica.

Sin embargo, lo ms seguro es que esto no tenga nada que ver con la ciencia.

Segn la opinin autorizada de un filsofo de la ciencia como Karl Popper, el

criterio de demarcacin de todas las actividades verdaderamente cientficas es

la suspensin de la creencia, no de la incredulidad. De acuerdo con Popper,

debemos someter nuestros constructos racionales a un rgirnen curativo a

base de purgas hasta encontrar algn defecto funesto, incluso en la ms

atesorada de nuestras inspiraciones concretas. Debemos esforzarnos en

falsearlas, es decir, en refutarlas y, por lo tanto, en repudiarlas.

Sin embargo, cuando nos detenemos a mirar por el aguiero de la cerradura dela puerta del laboratorio, observamos que muchos de nuestros cientficos no

prestan odos a ese buen consejo. De hecho, en ocasiones dejan que su

trabajo crezca al mximo y madure a partir de una idea improbable que ellos

mismos se encargan de evitar que pueda ser destruida a manos de la frrea

racionalidad. Desde luego, al final, tras la superacin de esta fase inicial y

privada, los resultados obtenidos con la tcnica de la maduracin y bajo la

direccin de la teora de la maduracin, deben someterse a la verificacinexperimental. Con la naturaleza no se juega. El cementerio de la ciencia est


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lleno de vctimas de obstinadas creencias en ideas que no han demostrado ser

dignas ni del nombre. Pero debemos tener en cuenta el hecho curioso de que

hay espritus geniales que pueden arriesgarse a perseverar durante largos

perodos sin contar con apoyo confirmativo alguno, y sobrevivir hasta el

momento de recoger sus premios. Despus de analizar este tipo de

anotaciones personales, ahora sabemos que Newton, John Dalton y Mendel,

entre otros, se negaron a aceptar datos que fueran en contra de sus

presupuestos, y resultaron estar en lo cierto.

No obstante, la adopcin de temticas ardientemente sostenidas, y la

suspensin de la incredulidad en ellas, si bien resultan necesarias en algunos

casos y a menudo tienen mucho xito, en ltimo extremo pueden conducir a

terribles confusiones. Y para concluir mi exposicin con un ejemplo de fracaso

despus de haber hablado de tantos xitos cientficos, permtanme volver a

Galileo, y a un longevo misterio a cerca de uno de sus escasos, pero grandes,

errores.

Como todos sabemos, el clmax de la revolucin cientfica para las ciencias

fsicas del siglo XVII fueron los Principia de Isaac Newton, que combinaban los

imaginativos avances de Galileo Galilei con los de Johannes Kepler. Newton

deca que vea ms all que los dems porque se hallaba encaramado a

hombros de gigantes. Kepler desde la corte del loco y magnfico emperador

Rodolfo II de Praga y Galileo desde las brillantes Venecia y Florencia, eran dos

personalidades bien diferentes; pero tambin tenan muchas cosas en comn,

sobre todo su apasionada devocin por la teora copernicana del sistema

planetario. Ambos desafiaron los peligros que entraaban sus herticasnociones, y Kepler, ocho anos mas joven que Galileo y extravagante admirador

del mismo, trat por todos los medios de captar su atencin y apoyo moral.

Habra sido francamente lgico que Galileo hubiera mostrado la misma actitud

hacia Kepler, dado que las leyes de ste indicaban claramente la superioridad

del modo copernicano de imaginar el sistema del mundo. Pero, en contra de

toda expectativa razonable, Galileo guard siempre las distancias con respectoa Kepler, trat de desautorizarle todo lo que pudo y nunca acept sus leves del


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movimiento planetario. Y ese ha sido uno de los grandes enigmas de la historia

de la ciencia. Por que Galileo evit utilizar los hallazgos de Kepler como arma

arrojadiza contra los enemigos que no dejaban de asediarle? Qu fue lo que

provoc este fallo de imaginacin, uno de los poqusimos que presenta la

esplndida opera omnia de Galileo? Nunca intent explicar su extrao rechazo,

e incluso este dato indica que debi haber una causa bien profunda. Como dijo

en una ocasin el historiador de la ciencia Giorgio de Santillana, las ideas de

Kepler "debieron poner en movimiento algn mecanismo de proteccin en la

mente de Galileo". Qu era lo que quera proteger?.

Finalmente un historiador del arte, el magistral Erwin Panofsky, encontr la

explicacin, una vez ms de la manera ms inesperada. Su brillante anlisis

parta del hecho que he mencionado antes de que Galileo, como tantos

intelectuales italianos de su poca, se consideraba a s mismo, y con razn, no

slo cientfico, sino tambin admirador y crtico de las artes. Ms aun, para

Galileo constitua un criterio fundamental de slido pensamiento cientfico

utilizar exclusivamente elementos de pensamiento que resultaran aceptables

desde el punto de vista esttico. Y era precisamente desde este punto de vista

esttico desde donde Galileo consideraba inaceptables, e incluso repulsivas,

las ideas de Kepler.

Permtanme extenderme un poco sobre la argumentacin de Panofsky. Galileo,

hijo de un conocido msico y terico de la msica, creci en un ambiente ms

humanista que cientfico. Todos sabemos, por ejemplo, que dedic muchos

meses de paciente labor a comparar la obra de los poetas Ariosto y Tasso, con

el resultado de grandes alabanzas para el primero y ninguna compasin para elsegundo. Al margen de la literatura, Galileo tambin se lanz alegremente a

controversias en el mbito de las artes visuales. Por ejemplo, estuvo muy unido

a Lodovico Cardi, alias Cigoli, el pintor florentino ms importante entre los

coetneos de Galileo. De hecho, Cigoli incluso colabor con su amigo en

algunas observaciones astronmicas; llamaba a Galileo su maestro" en el arte

de la perspectiva y no dudo en proclamar su admiracin hacia l cuando, en su

ltima obra, los frescos de Santa Maria Maggiore, represento la ascensin de lavirgen Maria sobre una Luna que era exactamente igual a la que Galileo haba


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utilizado en una de sus ilustraciones de Siderius Nuncius, como ya vimos

anteriormente. (Figura 14 y 15).

En Junio de 1612, Cigoli pidi a Galileo que le ayudara a luchar contra los que

alegaban que la escultura era superior a la pintura. Por extrao que parezca,

en la carta resultante de Galileo sobre la superioridad de la pintura podemos

encontrar una clave de su rechazo frente a la astronoma kepleriana. Segn

Galileo, el problema de la escultura es que resulta demasiado parecida a las

cosas naturales, a los objetos con los que comparte la propiedad de la

tridimensionalidad.

figura 14

El pintor parece merecer mayor crdito por su obra precisamente porque solo

dispone de dos dimensiones para crear la apariencia de tridimensionalidad.

Porque, contina diciendo Galileo, cuanto ms lejos de la cosa que se

pretende imitar estn los medios para imitarla, ms admirable ser la

imitacin". Y para recalcar ms esta idea, aade que solemos admirar a un

msico cuando "nos hace sentir simpata por un amante a base de representarsus sufrimientos y pasiones en forma de cancin", pero no cuando el msico se


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limita a transmitir lamentos y sollozos; y an admiraramos todava ms al

msico que no se sirviera de cancin alguna, sino que nicamente utilizara

instrumentos musicales para actuar sobre nuestras emociones.

figura 15La idea de Galileo es que debemos adherirnos al "purismo crtico", debemos

distinguir entre la representacin y "su contenido". Se trata del mismo cuchillo

afilado que empleo Galleo para separar cantidad y calidad, ciencia y religin.

Pona objeciones a cualquier desdibujamiento de lneas fronterizas. sta es la

razn por la que a Galileo no le gustaron absolutamente nada las alegoras

fantsticas de Tasso (por ejemplo, en el poema Gerusalemme Lberata) y,

sobre todo, por la que Galileo, como Cigoli, tambin se opuso a las distorsionesartsticas que a su juicio degradaban el medio de la pintura, como era el caso

de las "ilustraciones trucadas". Galileo se mostr especialmente mordaz con el

entonces muy admirado Giuseppe Arcimboldo, pintor de la corte de Rodolfo II

(lo que pona las cosas todava peor), cuya especialidad era la personificacin

de conceptos o estaciones mediante disposiciones de utensilios o de frutos y

flores (la figura 16 representa el verano). Este estilo, hoy da denominado

manierismo, surgi como una tendencia "anticlsica" que, como Panofsky

seala, representaba la oposicin "a los ideales de racionalidad..., simplicidad y


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equilibrio", y en cambio se inclinaba a favor de "cierto gusto por lo irracional, lo

fantstico, lo complejo y lo disonante".

Ahora bien, hay un elemento en particular que fue tan enfticamente rechazado

por el arte del alto Renacimiento (que Galileo adoraba) como favorecido por el

manierismo (que Galileo aborreca). Hablamos de la elipse. En pintura y

escultura fue introducida como elemento significativo por Correggio y Gian

Maria Falconetto, respectivamente; en arquitectura, Miguel ngel juguete un

poco con la idea en un diseo que hizo para la tumba del papa Julio II, pero

tan slo como elemento interior, totalmente invisible desde fuera. Tanto en el

terreno de la msica como en el de la pintura o la poesa, para Galileo era un

deber sagrado luchar contra el manierismo, contra la complejidad innecesaria,

contra la distorsin y el desequilibrio.

Y ahora ya podemos preguntarnos, como Panofsky, "si, como sabemos, la

actitud cientfica de Galileo influy sobre su juicio esttico, no podra ser que

su actitud esttica hubiera influido sobre sus teoras cientficas?. Mas

concretamente, no podra ser que tanto en calidad de cientfico como de

critico de arte estuviera acatando las mismas tendencias rectoras?.

Empezaremos viendo por que razn Galileo pensaba que Kepler estaba

totalmente equivocado. Al nivel ms obvio, los escritos de Kepler, entre los que

citaremos Mysteriurn Cosmographicum y Harmonici Mundi, estn tan plagados

de ideas y materias distintas que resulta difcil ver qu hay de valioso bajo toda

esa aparente fantasa. Las tres leyes del movimiento planetario de Kepler, sin

las que Newton nunca hubiera conseguido nada, estn enterradas bajo

montaas de escombros de tal manera que incluso Newton tuvo dificultadespara reconocer su deuda hacia ellas.

Pero aparte del carcter indigerible del estilo de Kepler a la hora de escribir, su

estilo de pensar entronizaba de lleno al manierismo en el sistema solar a los

ojos de Galileo. Segn ste, segn Aristteles, y tambin segn Copernico,

todo movimiento celeste tena que proceder en trminos de la superposicin de

crculos, por ejemplo, en un epiciclo circular llevado a un deferente circular. Elcrculo y el movimiento uniforme a lo largo del crculo eran las marcas propias


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de la uniformidad, perfeccin y eternidad. Kepler en un principio tambin haba

pensado de esta manera, pero luego se dej llevar por los datos, y en contra de

sus mejores instintos, proclam su primera ley: que los planetas se mueven

describiendo elipses alrededor del Sol. As pues, no se hallaban en lo que

Galileo consideraba como movimiento natural, sino que variaban

continuamente su velocidad mientras se movan.

figura 16

Para Galileo, que segua completamente hechizado por la circularidad, la elipse

era un crculo distorsionado -una forma indigna de los cuerpos celestes.

Aceptar semejante aberracin era dar la victoria a los Correggios y Arcimboldos

de este mundo. Eso jams. La primaca del crculo era para Galileo lo que yo

he llamado uno de esos presupuestos temticos irresistibles sin los que su

imaginacin cientfica no hubiera podido operar. Y no solamente en el cielo,

sino tambin en la Tierra. Como seala el propio Galileo: Todos los

movimientos humanos o animales son circulares. Correr, saltar, caminar, etc.,

son tan slo movimientos secundarios que dependen de los primarios, de lo

que tiene lugar en las articulaciones; el salto o la carrera son producto del


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juego de la pierna con la rodilla y del muslo con la cadera, que son

movimientos circulares.

Al final, el encantamiento del crculo no logr socavar gravemente la

cosmologa de Galileo. Pero s tuvo consecuencias nocivas para su fsica,

porque le impidi darse cuenta de que el movimiento ms natural es el

rectilneo y no el circular. En lugar de eso, Galileo mantena, como puede

comprobarse en el libro I delDialogo, que la naturaleza permite el movimiento

en lnea recta slo de vez en cuando y con la nica finalidad de restablecer el

orden. Una vez que el elemento en cuestin ocupa el lugar que le corresponde,

"tiene que permanecer inmvil o, si se mueve, hacerlo slo de modo circular".

As pues, Galileo paso por alto la idea que constituye la mismsima base de la

mecnica moderna y que ahora conocemos como la primera ley de Newton, es

decir, que, en ausencia de fuerzas, todo cuerpo permanece en reposo o en

movimiento rectilneo uniforme. Es verdaderamente irnico que el honor del

descubrimiento de este principio de inercia al final fuera a parar al ingles, a

quien ningn esfuerzo de imaginacin podra haberle hecho considerarse a si

mismo admirador ni crtico de ninguna de las artes.

Hasta aqu hemos visto tres de las herramientas ms importantes de la

imaginacin cientfica en accin. Tal vez ello nos ayude a desembarazarnos de

esa nocin tan comn de la ciencia como proceso mecnico, casi irresistible,

de induccin a partir de hechos Incontestables. Los historiadores de la

ciencia y otros estudiosos de todas partes del mundo han tratado de reunir las

piezas de esta realidad ms compleja y catica, pero ms realista e

interesante, para lo que no han dejado de adentrarse en cuestiones cada vezms difciles de resolver a lo largo de los cuatro ltimos siglos.

Pero deseo terminar con una nota de atencin. Al final, desde luego no

habremos explicado a Galileo ni a Fermi, corno tampoco a Mozart ni a Verdi.

Nunca llegaremos a resolver del todo el enigma de cmo determinados

cientficos elegidos sientan las bases del estado venidero de la ciencia, de

cmo es posible que nuestras mentes descubran el orden de las cosas. Sobreeste punto, una vez ms Albert Einstein tiene la ltima palabra: Aqu estriba el


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sentido de la curiosidad, que crece de manera continua -precisamente a

medida que aumenta el desarrollo del propio conocimiento.

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