sábado, 12 de octubre de 2019

La enseñanza de la Física en Puerto Rico está al garete

Estamos en un país en crisis. Esto se ha dicho ya tantas veces que la gente lo oye y es como decir que los indios vienen. Sí, ¿y qué hay de nuevo?  Todo cuesta caro, no hay trabajo, no hay dinero, el crimen aumenta, y los corruptos siguen robando descaradamente aunque se supone que estamos quebrados y no hay chavos. Ocurren apagones de manera regular por todos los pueblos de la isla, y dependemos cada vez más de un petróleo contaminante, caro, y de difícil acceso en el mundo. Nos da un huracán y dos años después todavía las carreteras no las han arreglado, los chavos de "ayuda" no han llegado, y hay gente viviendo en casas destruidas y peligrosas para sus familias. Los viejos que ya estaban pelaos les van a recortar sus pensiones y les van a aumentar severamente el costo de las medicinas y de ir al médico.

Como educador percibo los terribles efectos de esta crisis en el terrible y deprimente estado en que se encuentra la educación pública de este país. Nunca vamos a sacar los pies del plato y mejorar como sociedad si no tenemos gente preparada y educada. Profesionales, y sobre todo científicos, que entiendan la naturaleza de los problemas, conozcan de tecnología, y tengan la lógica y la inventiva creadora para diseñar, proponer e implementar soluciones modernas y de avanzada. En todos los congresos, simposios, encuentros y ventetús de educación y desarrollo de este país se habla de "la economía del conocimiento". ¿Pero que conocimiento van a tener nuestros ciudadanos y nuestras generaciones jóvenes con una universidad en quiebra y un sistema de escuelas donde no se pueden ni enseñar las materias básicas? ¿De que carajo estamos hablando?

Soy miembro de una organización que acabamos de formar algunos profesores viejos de Física que llegando cerca a la jubilación hemos visto en nuestros salones el deterioro evidente de las destrezas de cálculo, matemáticas, geometría, física, redacción de informes y pensamiento crítico de nuestros estudiantes. No son todos. No queremos generalizar. Siempre hay algunos buenos, inteligentes y bien preparados que han tenido la suerte de que sus papás y sus maestros se preocupan por ellos, y que a pesar de lo terrible de nuestras escuelas públicas echan palante y se educan bien (mayormente por su cuenta o con algún mentor). Pero cada vez son menos y menos. Muchos no saben sumar fracciones, no han oído nunca de estadísticas, no saben hacer gráficas simples, jamás han cogido un curso de física básica, no saben como funciona un carro o una nevera o sus celulares, y no pueden escribir un reporte de laboratorio para un experimento simple de nivel de escuela intermedia. ¿Como pretendemos que puedan votar responsablemente, resolver problemas de deudas billonarias, montar negocios, o atacar los múltiples problemas de un país moderno?

Es deprimente que en PR llevamos en esta crisis sobre 10 años ya. En esos 10 años se han gastado sobre 30 billones de dólares en el Departamento de Educación. Si usted tuviera nociones básicas de matemáticas, eso es una cantidad de dinero salvajemente grande y es para que tuviéramos escuelas modelos bien bonitas, con la mejor tecnología, maestros preparados con maestrías y doctorados, y todas las facilidades habidas y por haber. Pero todos sabemos que ESE NO ES EL CASO. Se lo han robado y malgastado todo. Las escuelas las están cerrando, se caen en cantos, y cada semestre hay que hacer de tripas corazón para conseguir el mínimo de maestros necesarios, todos los cuales están horrendamente mal pagos. En el área de Física, que es la que nos ocupa hoy, el problema es aún más tétrico. Hay, según el propio DE, como 163 maestros certificados para dar Física en escuela superior para una población de como 90 mil estudiantes. Definitivamente no se puede tener como requisito de graduación coger una clase de Física básica (lo cual ocurre en TODAS las naciones desarrolladas del mundo moderno) porque no hay ni quien la enseñe. Por no hablar de la falta de libros, materiales, laboratorios, bibliotecas, computadoras, TVs y preparación continua que necesitarían esos maestros, si los hubiese, para enseñar una ciencia tan importante, cambiante y que demanda de mucho estudio y concentración para poder aprenderse bien. No sabemos muy bien con datos actuales, pero sospechamos que en las escuelas privadas el problema es similar o peor. Yo no sé si la gente que lee esto se da cuenta de que esto es un problema crítico que si no se atiende pronto va a dar al traste con cualquier intento de desarrollar la economía de este país en quiebra. Esta falta crasa de educación en áreas básicas y claves para una economía moderna y tecnológica atenta contra nuestra existencia misma como nación. Así de importante es esto.


Como dije, varios profesores de la UPR a los que esto nos horroriza y deprime queríamos hacer algo para resolver estos problemas. Hay que hacer algo más que quejarse y llorar. Decidimos hacer un capítulo local de una organización magisterial de mucho prestigio a nivel de todo Estados Unidos, la American Association of Physics Teachers (AAPT). Porque si quieres que los maestros y la burocracia del Departamento de Educación te hagan caso y te presten atención es mucho mejor si eres miembro de una organización gringa a nivel federal que si eres Juan de los Paslotes, maestro de la escuelita del Barrio Jurutungo de Aibonito. Triste, pero es la realidad en esta colonia. Pero no queremos meternos en la política que daña toda iniciativa e intento de resolver algo en esta isla, así que este es un buen nombre en inglés y abre puertas. Hemos hecho varias reuniones, y por suerte se nos han unido varios maestros jóvenes de Física preocupados por estos problemas también. Estamos cogiendo forma y llegando a una masa crítica para movernos del diagnóstico al tratamiento de la situación. Queremos hacer algo para mejorar la enseñanza de Física en las escuelas y las universidades de Puerto Rico.

¿Que hacer? ¿Como cambiar este terrible estado de cosas en la enseñanza de la Física en la escuela superior e intermedia?

  1. Debemos hablar con los maestros que están fajados bregando con este gran problema en sus salones de clase. No podemos imponerles soluciones, y debemos saber que hacen, que creen que se debe enseñar, como hacerlo, y saber con qué cuentan. Tenemos un encuentro con los maestros de Física gracias a la intervención de la Sra. Wanda Rivera del Departamento de Educación, que respondió a nuestros llamados y citó a los 163 maestros de física de high school para una reunión de discusión sobre estos problemas.
  2. Hay que bregar con el tema de los sueldos. Ahora mismo hacer estudios de Maestría o Doctorado en Física es una locura, y además de pasar inmenso trabajo, nadie te recompensa por ello si lo haces. La llamada "Carrera Magisterial" en el DE está detenida (particularmente cuando congelaron fondos federales gracias a los chanchullos y debacle de la Keleher). Hacer estudios o prepararte para una certificación profesional de maestro de Física no te cambia el sueldo. Eso debe cambiar urgentemente. Hay que pagarle más a los maestros que se eduquen y preparen para enseñar Física y otras ciencias. Hay que promover incentivos para atraer a estudiantes que estén preparándose para ser maestros a escoger las áreas de Física y STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics).
  3. La UPR, y particularmente la Facultad de Ciencias Naturales, debe preparar propuestas para crear programas de talleres, cursos cortos o programas intensivos de verano para certificar maestros de ciencia que ya están en el sistema para darles los conocimientos y permitirle poder enseñar Física en sus escuelas. Eso de subcontratar compañías de afuera para que se harten de dinero y te roben los fondos asignados para esto TIENE QUE TERMINAR.
  4. Si ahora no hay suficientes maestros debemos empezar a considerar la educación a distancia. Podemos hacer cursos online con videos, foros de discusión, simuladores de computadora y toda una gama de recursos tecnológicos fácilmente accesibles por Internet. Y hay que empezar a jugar con la idea de tener grupos de estudiantes en las escuelas sin maestro cogiendo una clase para nota que se da en línea. Y debe tener asignaciones, exámenes y todos los requisitos de una clase normal.
Este tipo de ideas, y seguro que si los interesados en las ciencias en PR empezamos a hablarnos saldrán muchas más,  deben empezar a implementarse con URGENCIA en nuestras escuelas. O vamos a terminar como la comedia fílmica IDIOCRACY, con una población cuasi analfabeta que no sabe ni sumar, vota por payasos como Trump, no cree en el calentamiento global aunque María los acaba de partir por el medio, y viven comiendo hamburgers y papas artificiales que los maten de un infarto a los 50 años. Huuuy, creo que ya esto está pasando... 

viernes, 13 de septiembre de 2019

Dios no es una buena teoría científica

¿Se puede creer en Dios y en la ciencia a la misma vez? ¿O son estas dos maneras de pensar tan diferentes que eso las hace mutuamente excluyentes? Estas son preguntas filosóficas de mucho interés para mi curso de Cosmología y Origen del universo en la UPR. Para eso tenemos que examinar como piensan los científicos y como piensan los creyentes religiosos. ¿Que tipo de cosas ellos creen que existen? ¿Como creen los miembros de cada uno de esos grupos que debe ser el universo y que tipo de cosas debe contener? ¿Que tipo de argumentación usa cada uno de los grupos? Y finalmente, ¿cuál es el récord histórico de cada una de estas disciplinas en explicar el mundo correctamente?


Generalmente los religiosos creen cosas por fe y los científicos solo creen cosas que se han probado con evidencia empírica. A un creyente religioso algo le parece verdad si lo dice en su libro mágico de hace 3,000 años o se lo dice un cura, reverendo o pastor (que lo oyó supuestamente de Dios porque Dios habla con ellos para que le pasen sus mensajes).

A un científico algo le parece verdad si se ha visto en experimentos o es una consecuencia lógica y matemática de teorías que se han probado con muchos experimentos cuidadosos. Funcionan bajo la regla de oro de "Si no lo veo, no lo creo". Es más, los científicos serios llevan a tal extremo la duda y el escepticismo de todas las ideas y teorías que le añaden el corolario de "Y si lo veo tampoco lo creo porque las apariencias engañan". Pero lo importante es notar el papel crucial que juega la evidencia empírica de los sentidos en dar validez a una teoría o explicación científica. Para los científicos la fe es un proceso de pensamiento erróneo y poco confiable (aunque veremos que a veces lo usan cuando no les queda más remedio porque chequear sus hipótesis con experimentos es muy caro, complicado o impráctico en esos momentos). En la ciencia es muchísimo más preferible chequear lo que crees mediante experimentos.

Otra diferencia fundamental entre la ciencia y la religión es el tipo de explicaciones que cada una usa cuando quiere entender porque pasa algo que vimos en el mundo. Los religiosos gustan de explicaciones metafísicas, y argumentos en los que un Dios inteligente tiene gustos y preferencias. Dios controla el mundo y tiene ante sí varias posibilidades, y Él supuestamente escoge la que más le gusta o que sea parte de un "plan" que Él diseñó para lograr una meta definida. Y aunque el universo es inconcebiblemente grande, y lleno de cosas grandes, cósmicas y complicadas (en donde nosotros somos una motita de polvo insignificante en comparación a ellas), para los cristianos ese plan se concentra mayormente en la moral y las acciones de nosotros los humanos a exclusión de todo lo demás.

Para un científico materialista moderno las explicaciones de los eventos que vemos en el universo son de naturaleza causal y reduccionista. Nuestras teorías de como funcionan las cosas en el mundo son con ecuaciones matemáticas y/o modelos mecanicistas que funcionan solos en automático sin necesidad de un plan o una meta definida previamente, y que se pueden romper en partes cada vez más pequeñas que actúan bajo fuerzas e interacciones causales y locales entre esas piezas. Para un físico moderno según la teoría del Modelo Estándar de la Materia, todo lo que existe en el universo se puede reducir a 6 quarks, 6 leptones, sus anti-partículas y el bosón de Higgs interactuando a través de 4 fuerzas físicas descritas por ecuaciones matemáticas ciegas y sin propósito. Tú me das 2 de esas partículas, me dices sus propiedades numéricas y me dices donde están una relativa a la otra y yo te puedo decir exactamente que harán en el futuro. Y TODO lo que pasa en el universo debiera de poder explicarse en principio de esta manera en su forma última.

Hay varias otras diferencias filosóficas y metodológicas entre cómo los científicos crean explicaciones y como lo hacen los religiosos. Algunas son la preferencia de explicaciones lógicas y matemáticas que exhiben los científicos vs las explicaciones verbales y poéticas donde si algo es "bueno" o es "malo" son los determinantes de porqué pasan las cosas. El rol del determinismo en las leyes de la naturaleza según los científicos vs la impulsividad y el libre albedrío que creen los religiosos que existe. O las explicaciones puramente materialistas de los científicos naturales vs la creencia en almas y espíritus inmateriales de los creyentes religiosos.

El punto de todo esto es que parece que las metodologías, las filosofías y la forma de pensar de los religiosos y de los científicos parecen ser irreconciliables y diametralmente opuestas. O se es científico o se cree en dioses, pero ambas cosas no debieran ocurrir a la vez. Pero mucha gente responderá que hay muchos científicos que también creen en Dios. Y sí, eso pasa y es porque el cerebro humano es capaz de albergar diferentes creencias simultáneas que son lógicamente incompatibles en eso que se conoce como disonancia cognitiva. Estos científicos creyentes en Dios actúan como científicos de forma profesional, y en sus estudios, investigaciones y publicaciones siguen las reglas y las preferencias científicas, pero cuando van a la iglesia entonces dejan de ser científicos y creen en espíritus, magia y teleología aunque esto sea contrario a sus valores y su práctica usual en el laboratorio o la universidad. Como que encienden una parte de su cerebro cuando actúan como científicos, y luego la apagan y prenden otra parte diferente cuando son religiosos. Y aparentemente viven bien teniendo ideas un tiempo que son totalmente contrarias e incompatibles con las que tienen luego otra parte del tiempo. Para unas ideas piden evidencia y otras las aceptan felizmente por fe.

Pero a mi entender la más importante diferencia entre la ciencia y la religión es el "track record" de avances y productividad social en los países y sociedades que se rigen por una u otra forma de pensar. Las teocracias o gobiernos llevados por religiosos donde las leyes se imponen a base de creencias por fe y que quieren "seguir el plan de Dios" tienen un récord histórico abismal de estancamiento y pocos avances sociales y tecnológicos. Particularmente el milenio donde los cristianos controlaban las sociedades europeas en la Edad Media se conoce como "el oscurantismo" por la manera supersticiosa y rígida de estar contra todo avance o ideas nuevas que el pensamiento religioso imponía en esas sociedades.

Pero una vez que durante el Renacimiento el astrónomo llamado Copérnico inició lo que conoce como "La Revolución Científica" y se va adoptando este quehacer científico y escéptico como método general y como política pública de los gobiernos, vemos un progreso rápido y sin precedentes en los avances sociales, la tecnología y una mejora sustancial en las condiciones de vida de todos los humanos del planeta.

Es por eso que los científicos ateos como este servidor pensamos que la ciencia y el método científico son maneras de pensar mucho más confiables, llevan al progreso y tienen mucha mejor oportunidad de ser verdad que los cuentos de las religiones y las cosas que se creen por fe. Usted, claro está, puede escoger la que más le guste (o hasta mezclar las dos cosas). Pero el récord histórico es claro y contundente a favor de la ciencia.






sábado, 24 de agosto de 2019

Arde el Amazonas y los capitalistas se hacen los locos

El capitalismo está destruyendo el planeta. Toda la gente inteligente dice que hay que hacer cambios radicales. Pero los capitalistas quieren llevarse a todo el mundo enredado para ellos seguir haciendo chavos y los demás que se jodan...



La derecha invierte millones en propaganda falsa. Eso lo sabemos. Tienen unas cuantas prostitutas científicas de derecha pagadas con dinero de los contaminadores para que los ignorantes republicanos trumpitecos sigan defendiéndolos mientras el mundo se cae en cantos alrededor de sus orejas. Estas son una micro minoría de la comunidad científica experta en clima y termodinámica.

La mayoría de los científicos serios con publicaciones arbitradas en estos temas ya aceptan lo que es cada vez más obvio.

Pero la propaganda no cambia las leyes de la física ni evita las consecuencias que vemos. Esos que niegan la realidad del calentamiento global antropocéntrico son el 3% de la comunidad científica y dicen eso porque los republicanos les PAGAN para decir esos embustes y causar confusión entre los deplorables que no estudian ciencia. Esta gente pronto se arrepentirán de su egoísmo inmoral y de sus mentiras maliciosas para defender lo indefendible solo para preservar las ganancias de millonarios irresponsables. Uno no puede esconderse de la naturaleza y sus efectos.

La retórica derechista no cambia la realidad. No evita los fuegos en el Amazonas, no para los récords de calor, no detiene el crecimiento del mar y las inundaciones costeras como en Ocean Park, no evita la desaparación de los glaciares, y no para los huracanes como María. Su negación y su propaganda los hará responsables de las muertes y desolación que retrasar el tratamiento de este problema que es un "extinction-level event" les causará a todos los seres vivientes de este planeta, incluyendo a los irresponsables que lo niegan y a las cotorras ignorantes que lo repiten por politiquería.

El capitalismo es malo. Decir que el socialismo es peor no resuelve los problemas que crea el capitalismo. Tenemos que parar la emisión de gases contaminantes y cambiar la forma de TODAS LAS ECONOMÍAS. Hay que cambiar el socialismo y el capitalismo, y no seguir peleando sobre cual es peor sin cambiar nada mientras nos extinguimos como los dinosaurios.

miércoles, 30 de marzo de 2016

La Junta de Control Fiscal NO ES para ayudar a Puerto Rico


La Junta de Control Fiscal es UNA IMPOSICIÓN COLONIAL. Es el colonialismo más burdo y descarnado posible. Es rendir tu democracia y tu derecho al consentimiento de un gobierno por los gobernados. Es una DICTADURA EXTRANJERA.
Los pitiyanquis la apoyan (aunque una Junta es lo OPUESTO a la estadidad y una violación de los principios democráticos en los que se basa la federación de estados americana) simplemente porque son gringos y en sus mentes arrastradas, sumisas y colonizadas un gringo siempre debe gobernar y administrar mejor que un puertorriqueño. Tienen un autoracismo internalizado que lo que da es pena y revulsión.
Pero lo peor es que la Junta no viene a ayudar a Puerto Rico. La Junta no viene a arreglar nuestras finanzas. La Junta no viene a acabar con la corrupción. NO. La Junta viene a EXPRIMIR AL PUEBLO PUERTORRIQUEÑO para pagarle a los bonistas millonarios. Son como cuando coges prestado de un mafioso o tienes una deuda de juego en un casino. Si no la pagas van a mandar a un matón a caerte encima a puño, palo y bofetá hasta que pagues. La Junta es ESE MATÓN.


jueves, 10 de marzo de 2016

Por qué #YoNoMeQuito

Entre los PNPs del AZOTE está de moda poner fotos de lo barata que es la luz, la leche y la gasolina en los estados donde se fueron a vivir. Y les encanta hablar mal de Puerto Rico y burlarse de la gente que no se ha ido huyendo del país. Y yo les dije esto:

Que bueno que a la gente que se quitó y se mudó a Gringolandia para vivir le va bien. Su vida es más barata, la gente más feliz y sus anhelos de posesiones materiales se realizan. Que bueno por ellos.

Puerto Rico es un país en crisis. Una colonia enferma y con problemas. La vida es cara. La politiquería nos arropa. Las calles están llenas de hoyos. Está el cafre que hace orilla. Todos síntomas de una enfermedad llamada colonialismo que nos carcome el alma y hace las cosas difíciles.


Pero aquí tenemos nuestras familias. Se puede chinchorrear feliz. Hay buena música en la radio. Y tenemos amigos de toda la vida con quien compartir nuestras penas. Algunos de nosotros (no todos) tenemos trabajos estables y seguros porque estudiamos y nos hemos fajado para crear una reputación y una buena impresión ante nuestros jefes, compañeros y clientes (en mi caso, los estudiantes de la UPR-Río Piedras).

Sí, ganaría más si me mudara fuera. Sí, la luz sería más barata. Sí, la compra más diversa y llena de antojitos por menos chavos. Sí, las calles serían lindas, vacías, en buen estado y sin tapones. Sí, no habrían carros de cacos tocando reggeatón a toda boca a las 2:30 de la mañana. Sí, no habrían caravanas de políticos con tumbacocos haciendo escándalo. Sí, tendrías tu licencia y cualquier trámite gubernamental rapidito y sin problemas. Así funciona la vida en una superpotencia rica cuando tienes dinero y trabajo (por supuesto, no si eres pobre, desempleado o extranjero ilegal del color incorrecto). En las colonias pobres no se vive tan bien.

Pero mi papá está enfermo y al borde de la muerte. A veces hay que perder mucho tiempo en hospitales o sufriendo con él para ayudarlo un poco y aliviar sus males. La vida sería más fácil si lo dejáramos morir y nos fuéramos de vacaciones o de fiesta sin preocupaciones. Pero NO PODEMOS HACERLO. Porque es un ser querido y su vida es nuestra responsabilidad. Porque cuando éramos pequeños y estábamos enfermos o en problemas él se desvivía por ayudarnos. Porque nos crió, nos enseñó valores y nos guió en la vida cuando necesitábamos de él. Uno no tira un familiar amado al zafacón y se olvida de él cuando las cosas están malas, está sufriendo y ahora necesita de nuestra ayuda.

Así debe ser con LA PATRIA también. Para muchos de nosotros cuando la patria está enferma es cuando más nos necesita. Cuando la responsabilidad y el patriotismo nos dice que este país que nos vio nacer, al cual le debemos nuestra vida, moral, educación y memorias AHORA REQUIERE DE NOSOTROS. Que somos nosotros los que tenemos que meter el brazo y ayudarlo cuando las cosas van mal en vez de pensar solo en mí y los demás que se jodan. Y a Dios que reparta suerte, y que allá los pobres, los desvalidos y nuestros hermanos puertorriqueños víctimas de la colonia que no pueden empacar y irse pues que se las arreglen como puedan.

Sé que otra vez me insultarán, me caerán chinches y me dirán hasta perro muerto. Que los que se fueron y ponen posts de lo lindo que se vive en la estadidad se sentirán ofendidos y reaccionarán como pitbulls rabiosos. Esto no es para tirarles a ustedes ni decir que su decisión fue mala. NO. Es para decir porque yo pudiendo hacer lo mismo NO LO HAGO. Por qué ‪#‎YoNoMeQuito‬. Porque soy independentista. Porque AMO a Puerto Rico. Porque me jode verlo tan mal. Porque quiero que mejore. Y eso no lo puedo hacer huyendo del problema. Porque quiero que en Puerto Rico mandemos nosotros. Porque quiero que aquí se viva tan bien como en la estadidad de Virginia, Indiana o Florida pero POR NUESTRO ESFUERZO, no porque me lo regaló un federal extranjero. Y porque cuando mi patria sufre y está enferma ME TOCA A mí sufrir con ella y ayudarla en lo que pueda. Es MI DECISIÓN MORAL. Y quiero que la vean como ven las de los que se fueron y te dicen lo bien que les va.

miércoles, 9 de marzo de 2016

Levántate, Lázaro, y anda....

     Aunque esta es una referencia bíblica, y yo soy ateo, me parece muy apropiada para volver a iniciar los trabajos de este blog. Estuve en pausa por unos 2 años. Había decidido moverme a Facebook porque me parece un ambiente más social e interactivo donde me divierto más y recibía feedback casi inmediato. He estado posteando escritos, troleando, educando y compartiendo noticias de ciencia y política en mi página personal, y los grupos de discusión "LA TRIBUNA DE MONCHO" y "EL AZOTE" (donde soy una figura casi mítica para sus integrantes.)


        Pero quiero volver a revivir este blog y empezar a producir artículos más largos sobre temas científicos (lo cual no es muy fácil o adecuado de hacer en Facebook). Además me estaba preocupando de la permanencia y archivo de mis escritos cibernéticos. Es divertido y rápido escribir en Facebook sobre ondas gravitacionales, el Fondo Electoral del PIP, la inutilidad de las primarias gringas en Puerto Rico, o el valor social de la universidad pública. Y se generan interesantes discusiones con cientos de comentarios como si fuera una gran conversación en una barra sobre unas cuantas cervezas. Eso es lo que me gustaba. Pero no se puede abundar mucho ni hacerlo muy largo, Y peor aún a los pocos días se pierde lo escrito y no es fácil encontrarlo para hacer citas o repasar lo discutido.

         Además estoy en proceso de escribir un libro sobre epistemología de la ciencia (como se hace ciencia, porqué se hace así y cuál es el valor social del conocimiento científico) y las revoluciones científicas. Y un colega profesor me pidió ayuda para un libro sobre como la mecánica cuántica se relaciona con el alma y la conciencia (esos procesos misteriosos del cerebro humano que nadie entiende que son o como funcionan pero que todos conocemos íntimamente y experimentamos toda nuestra vida).

          Así que pensé que era un buen momento para revivir el blog y tener un sitio para coleccionar y archivar mis escritos más serios y memorables. Y claro está, porque es año electoral y quiero ayudar de nuevo a la difusión en las redes de propaganda, educación y temas políticos desde la perspectiva independentista.

         Por lo que aquí revive de los muertos "CIENCIA E INDEPENDENCIA". Vuelvo a la blogósfera. Espero que muchos de mis antiguos y leales seguidores vuelvan a leer, comentar y compartir en mi blog, así como yo visitaré los de ellos. Y espero que se unan nuevos colegas y estudiantes, así como los que descubren entradas por buscadores como Google o Bing. Este blog es del pueblo, por el pueblo y para el pueblo. Quiero hacer la ciencia accesible y amena. Que la hagan parte de sus vidas. Y que se unan a la lucha por un Puerto Rico libre y mejor. Donde no haya crisis ni problemas sino felicidad y armonía entre los puertorriqueños. Sé que ambas metas son una utopía, pero seguir sueños utópicos es lo que lleva a las sociedades a ser mejores y progresar.

             Bienvenidos nuevamente a mi casa en el Internet. Pónganse cómodos que la función va a empezar otra vez.

miércoles, 2 de abril de 2014

El Big Bang, la Inflación y la naturaleza de la ciencia

Había una canción de salsa muy famosa de Héctor Lavoe que decía “Todo tiene su final. Nada dura para siempre…”. Y es cierto. Pero como toda coordenada lineal el tiempo tiene dos direcciones: una hacia el futuro y otra hacia el pasado. Así que la contraparte temporal de ese aforismo es “Todo tiene su principio. Nada ha existido desde siempre.”

En la ciencia y en la lógica básica existe un principio fundamental que es la causalidad. Si algo existe es porque otra cosa que existía antes de eso lo causó o hizo posible que existiera. Yo existo porque mi mamá me hizo nacer. Mi mamá porque la causó mi abuela. Y así seguimos para atrás en el tiempo. Y tendríamos que preguntarnos de donde vino el primer ser humano. Aquí la religión y la ciencia difieren en su contestación a esa pregunta. Según las religiones los humanos vinieron ya formados y diseñados por un acto mágico de Dios. Según la ciencia y la teoría de la evolución la cadena hacia el pasado es mucho mucho más larga. Venimos de una lenta evolución que por billones de años nos dio forma desde la primera célula viva alterando lenta pero consistentemente su DNA por mutaciones y procesos químicos naturales sin la intervención de ningún diseñador. Y la primera célula viva se formó luego de una larga competencia bioquímica entre varias moléculas orgánicas en los mares de la Tierra primitiva. Y la Tierra se formó de lentos y persistentes choques de varios asteroides en la materia pesada que sobró alrededor del Sol cuando éste se formó. Y la materia del Sol y los asteroides originales se formó dentro de estrellas anteriores al Sol por medio de reacciones nucleares en su interior. Y las primeras estrellas se formaron por gravedad atrayendo inmensas nubes de hidrógeno primordial. Y el hidrógeno primordial se formó de protones y electrones en un plasma bien caliente cuando este se enfrió mientras el universo se expandía. Y esos protones y electrones se produjeron originalmente de la inmensa densidad de energía que había cuando el universo era bien pequeñito y toda la materia-energía que existe hoy estaba empacada en un espacio bien reducido. Y esa energía vino del Big Bang, el evento que según la ciencia moderna originó todas las cosas que hoy existen en el universo.

ciencia_religionPor muchos años la ciencia y la religión han batallado defendiendo cada una su versión de como se originó todo. El cuento de la ciencia, (horrendamente simplificado y resumido ahí), generalmente parece increíble a primera vista pues requiere de procesos fantásticos que desafían el sentido común y escalas de tiempo gigantescas que están fuera de la experiencia cotidiana de la persona promedio. Nadie puede concebir fácilmente procesos que duran billones de años y que requieren de leyes naturales extrañas y anti-intuitivas como las que postulan la Mecánica Cuántica o la Teoría de la Relatividad General de Einstein. Las descripciones científicas del origen del universo requieren de un conocimiento especializado en genética, bioquímica, relatividad, física nuclear, partículas elementales y gravedad cuántica. Mientras que en las explicaciones religiosas debemos creer en un Dios omnipotente, eterno y mágico capaz de existir fuera del tiempo y el espacio. Ambas opciones tienen problemas conceptuales y filosóficos serios, y desafían nuestra experiencia y nuestro sentido común al acercarse al momento inicial de la creación de todo lo que existe.

El argumento cosmológico de la religión, (originalmente esbozado por San Agustín, un teólogo medieval muy inteligente y que contribuyó mucho a la filosofía), dice lo que indicamos al principio de este artículo. Todo tiene un principio en el tiempo y no aparece a lo loco o por azar. Aparece porque es causado por otra cosa. Y como las causas siempre ocurren antes que lo causado se necesita que exista un tiempo adicional en el pasado de eso que empieza a existir en ese momento. Pero está lógica tan sensata y obvia para las cosas materiales que vemos y que están DENTRO del universo no funciona muy bien cuando nos referimos al universo en su totalidad. Según San Agustín, Dios debe de existir aunque no lo veamos porque nada en el universo comienza a existir sin una causa, y cuando llegamos al principio del universo que habitamos pues éste también debe haber tenido una causa. Y esa “primera causa” de todo debe ser Dios. Claro, esa lógica de que todo debe tener una causa previa no le debe aplicar a Dios. Debe haber una primera cosa que no es causada por nada o terminaremos en una regresión infinita.

El primer intento de la ciencia para refutar tan poderoso argumento era decir que el universo era estático y había existido así como lo vemos en un tiempo que se extiende infinitamente hacia el pasado, y por tanto no habría necesidad de una causa primera. Porque la ciencia se distingue de la religión esencialmente porque no cree nada por fe y fomenta la duda hacia todas sus teorías y explicaciones. Este tipo de argumentos puramente lógicos y filosóficos sin evidencia como el de San Agustín les parecen de mal gusto a los científicos, y ellos prefieren argumentar basados en evidencia que podamos ver en telescopios o laboratorios, y que al ser reproducible y confiable todos podemos estar de acuerdo sobre ella. Así evitaremos disputas estériles e insolubles donde para aceptar o rechazar el argumento de una de las partes tenemos que aceptar unas premisas por fe o por alguna consideración estética o filosófica que puede o no ser cierta, y sobre la cual no hay manera de establecer un consenso por medios empíricos y racionales. No hay manera de convencer racionalmente a un oponente si éste decide no aceptar la premisa original del argumento, pues aceptar o no esta premisa es una creencia no racional.

Desgraciadamente los descubrimientos empíricos de Edwin Hubble y el éxito de la Teoría de la Relatividad General en explicar todos los fenómenos gravitacionales en el universo acabaron con esa suposición inicial de los científicos de que el universo era estático y había existido por siempre sin ningún principio. Es claro que el universo que habitamos se expande y no puede permanecer en un mismo estado de forma estática por un período de tiempo indefinidamente largo. Y todo lo que se expande es porque era más pequeño antes de expandirse. Así que la única conclusión lógica válida en la ciencia es que el universo tiene que haber tenido un comienzo. No ha existido por siempre. Y al tener un principio le debe aplicar el argumento cosmológico de San Agustín. Debe haber sido causado por algo anterior al universo.

Pero aquí es que vamos a encontrar un serio problema conceptual con aplicar la idea de causalidad al universo en su totalidad. Porque para la ciencia moderna el tiempo y el universo no son cosas separadas y distintas. El tiempo es PARTE DEL UNIVERSO. Es uno de sus componentes principales y se afecta por lo que le pasa a la materia que está dentro del universo. Y en un universo que es bien pequeño y con una densidad de energía enorme y casi infinita el tiempo se “rompe” y deja de existir. Es decir, que SIN UNIVERSO NO PUEDE HABER TIEMPO. El tiempo según lo describe la Relatividad General no tiene sentido y no puede existir “antes” del Big Bang. Es una consecuencia matemática ineludible de la teoría.

Volvemos al debate original entre la ciencia y la religión en la cuestión del origen del universo. Según la religión si el universo tuvo un principio y no ha existido eternamente tiene que tener una causa. Y esa causa debe existir FUERA DEL TIEMPO. Dios debe ser atemporal. Debe poder existir sin necesidad de que exista el tiempo. Pero esto no tiene sentido lógico alguno si nos dejamos llevar por la experiencia. Un ser inteligente y que diseñe el universo debe tener una mente que piense y procese información. Esto es imposible sin tiempo ni causalidad. Hay que creer la proposición absurda de un Dios atemporal no por lógica o evidencia de nuestra experiencia en este universo, sino por fe. temporalgod

Según la ciencia ( o al menos la mayoría de los científicos que conozco, y que hacen cosmología y teoría del Big Bang) la suposición original de San Agustín en su argumento cosmológico NO ES CIERTA. No todo lo que existe debe tener una causa anterior. Existen cosas en nuestro universo que empezaron a existir de forma arbitraria y al azar SIN NINGUNA CAUSA ANTERIOR. Esto es posible en la teoría de la materia que conocemos como Mecánica Cuántica. En la teoría de campos cuánticos existen operadores de creación y aniquilación de partículas que crean todas las partículas elementales del modelo estándar de la “nada”. A nivel subatómico y cuántico esto ocurre de forma caótica y sin ninguna causa. Por eso en la mecánica cuántica no existe el vacío. Cualquier volumen de espacio estará poblado de “partículas virtuales” que aparecen y desaparecen en fracciones pequeñísimas de segundo gracias al Principio de Incertidumbre de Heisenberg. Y esto no es pura teoría desconectada de la realidad. Se puede medir la presión creada por estas partículas virtuales en un espacio vacío. A ese fenómeno cuántico se le conoce como el efecto Casimir, y ha sido probado experimentalmente por los físicos.

Este formalismo cuántico unido a todas las evidencias que prueban la teoría del Big Bang (el movimiento de las galaxias observado por Hubble, el fondo cósmico de microondas y la nucleosíntesis observada en nubes primordiales) hacen que esta explicación del origen del universo sea preferible para los científicos por sobre la explicación creacionista religiosa de un ser inteligente mágico y atemporal que creó el universo pero que existía sin tiempo fuera de éste. La Teoría del Big Bang, a diferencia de la historia creacionista, tiene muchísima evidencia experimental a su favor lo que para una persona racional y científica la hace mucho más creíble que el creacionismo.

Pero había varios problemas con la Teoría del Big Bang que hacían que a ésta hubiera que añadirle ciertas hipótesis bastante raras y arriesgadas que había que creer por fe (como pasa en la religión con la idea del creador) pues no había evidencia alguna de que fuesen ciertas. Estas hipótesis adicionales eran necesarias para explicar ciertas observaciones astrofísicas que  resultaban incomprensibles en la teoría del Big Bang como fue originalmente concebida.

Los problemas con la teoría original del Big Bang eran:

1. Aunque era posible crear pares de partículas de la nada en la mecánica cuántica y gracias a la famosa relación E = mc2 de Einstein, esto siempre debía obedecer ciertas leyes de conservación. Por eso siempre se producen en nuestros experimentos pares de partículas y sus correspondientes antipartículas. Pero en el universo primitivo del Big Bang esto no podía haber pasado porque la materia y la antimateria se aniquilan al entrar en contacto, y el universo hubiera terminado rápidamente vacío y sin materia alguna. Claramente por alguna razón desconocida eso no pasó. Así que un misterio en la teoría del Big Bang era ¿Porque vemos solo materia pero no ninguna antimateria?

2. El fondo de microondas que uno ve llenar todo el universo después del Big Bang es tremendamente uniforme y casi igual en todas direcciones. Las diferencias en temperatura no pasan de 1 parte en 100,000. Como el fondo de microondas está a 2.7K pues en todos lados no hay menos de 2.69999K ni más de 2.70001K. Si nada puede ir más rápido que la velocidad bigbang_horizonde la luz esto no debiera de ser así. Regiones del cielo y sus galaxias más lejanas en un lado estarían como a 26 billones de años-luz de distancia de las galaxias más lejanas en el lado opuesto. Pero el universo solo tiene 14 billones de años de edad. Por tanto estas regiones jamás habrían estado en contacto en toda la historia del universo y no tendrían por qué tener la misma temperatura. Que todo el universo se haya puesto de acuerdo con tanta exactitud era un misterio que se denominaba “el problema del horizonte”.

3. Otro misterio adicional era que un análisis detallado de ese fondo de microondas revela que nuestro universo debe tener una geometría plana, o estar muy cerca de ello.

geometry univComo hemos explicado en artículos anteriores de este blog en Relatividad General se admiten 3 tipos de soluciones para un universo en expansión. Si el universo tiene muy poca materia la gravedad de ésta no podría detener nunca la expansión y el universo seguiría creciendo eternamente. Eso sería un universo abierto. Si hay demasiada de mucha materia la gravedad frenaría cada vez más la expansión hasta que el universo no pueda crecer más y entonces empezaría a contraerse hasta terminar en un Big Crunch (como el Big Bang pero en reversa). Eso sería un universo cerrado. Pero habría un punto intermedio en donde si la densidad de materia fuera justamente la de un valor crítico ambos procesos se equilibrarían y el universo duraría eternamente pero con una velocidad de expansión cada vez menor y llegando asintóticamente a cero un un futuro infinitamente lejano. Esto es un universo plano porque se parecería cada vez más a un espacio ideal de Minkowski en Relatividad Especial que no tiene ninguna curvatura.

Cuál de estas 3 opciones es la que actualmente tiene nuestro universo se puede determinar de los tamaños de las fluctuaciones en temperatura en el fondo cósmico de microondas. Y todo parece indicar que nuestro universo efectivamente o es plano o está bien cerca de serlo. Pero de nuevo, si la explosión del Big Bang ocurrió sin causa y al azar, ¿por qué habríamos de tener ese balance justo entre gravedad y la velocidad de expansión que es tan horrendamente raro e improbable?

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Para intentar explicar estos 3 misterios de un universo sin antimateria, con una uniformidad en temperatura y una geometría del espaciotiempo inexplicablemente raras e improbables el físico Alan Guth en 1980 propone una hipótesis cuántica para un mecanismo microscópico que ocurre en las primeras fracciones de segundo luego del momento inicial del Big Bang, y que se conoce como la hipótesis de la inflación. En la teoría original se supone que el universo ha ido creciendo durante toda su historia más o menos con la misma velocidad lenta de expansión que vemos que tiene ahora. Pero según la hipótesis de la inflación hubo dos períodos en la historia del universo con velocidades de expansión enormemente diferentes. BigBangGWUn período inicial que dura fracciones de segundo, y en donde el universo se expande muchísimo más rápido que lo que vemos ahora (a velocidades aún más rápidas que la velocidad de la luz) y que es el período de inflación hipotético que postula Guth. Y luego de ese pequeño intervalo de inflación exponencial hay una súbita desaceleración y caemos en el período bien largo de expansión con la velocidad lenta que vemos hoy en día.

No quiero entrar en demasiados detalles técnicos del mecanismo cuántico de la inflación. Solo diré que postula un campo escalar parecido al del bosón de Higgs que se descubrió recientemente en CERN y que usa un mecanismo de efecto túnel en mecánica cuántica para justificar una inyección de energía a un universo cuyo espaciotiempo es bien bien pequeñito. Esto hace que entre de cantazo una enorme densidad de energía que actua igual que la energía oscura creando una enorme fuerza de repulsión en el universo recién nacido y que en ese momento es de un tamaño similar al largo de Planck (10-35 metros). Esto es lo que hace que se infle a unas velocidades superluminales salvajemente rápidas creciendo casi instantáneamente de un tamaño submicroscópico a un tamaño astronómico.

Este mecanismo de inflación inicial podría afectar la simetría inicial entre materia y antimateria haciendo a la primera levemente más abundante y explicaría porque el universo es plano y con una temperatura uniforme. Esencialmente porque el universo que vemos sería una pequeñísima fracción de todo lo que se formó en el Big Bang. Y por eso sí estuvo en contacto termal al principio y se hizo plano al estirarse tan violentamente y ser solo una pequeña parte de un todo mucho más grande. Es como la Tierra que es redonda pero a simple vista nos parece plana porque nuestros ojos no pueden ver muy lejos y solo aprecian una pequeña fracción de toda la extensión territorial del globo.

La idea de la inflación era muy linda, elegante matemáticamente y resolvía los 3 problemas conceptuales del Big Bang de una sentada. A los cosmólogos le encantaba la inflación. Pero filosóficamente nos preocupaba el hecho de que era un mecanismo hipotético QUE HABÍA QUE CREER POR FE porque no había ninguna evidencia empírica que apoyara la inflación y su corolario del multiverso (el set de regiones del espaciotiempo fuera de nuestro universo observable). Había que admitir que ese mecanismo necesario para tener una teoría del Big Bang satisfactoria y completa tenía tanta justificación empírica como la idea de un Creador mágico, todopoderoso y atemporal.

Pero todo esto cambió hace unas semanas cuando el telescopio BICEP2 encontró EVIDENCIA EXPERIMENTAL CONVINCENTE de que la inflación SÍ OCURRIÓ y no es solo una hipótesis que hay que creer por fe. Así que los cosmólogos estamos muy contentos no solo porque esto valida otra vez la teoría del Big Bang, sino porque ahora convincentemente LA CIENCIA LE GANA A LA RELIGIÓN al tener una teoría evidenciada completamente en todos sus pasos, totalmente lógica y elegante sin suposiciones que haya que creer por fe, que es a nuestro entender el gran defecto de la explicación religiosa creacionista.

En el próximo artículo de esta serie explicaremos en más detalle los resultados del BICEP2 y sus consecuencias para nuestro entendimiento del origen del universo y de las leyes de la física que lo hacen posible.