EL FUTURO DE LA CIENCIA

FUTURO DE LA CIENCIA

En la historia de la Ciencia han aparecido muchos cambios de envergadura, en el ámbito de las Ciencias individuales y en el carácter global de la Ciencia. Es lógico esperar que se produzcan cambios ulteriores. Algunos de éstos serán la continuación de tendencias pasadas. Sin embargo, habrá otros avances más radicales, entre los que se contarán las modificaciones en la noción misma de lo que la Ciencia está en condiciones de explicar.

Los avances en el terreno de la Física y la biología determinarán en parte el alcance global de dichas Ciencias. En el caso de la Física, habrá una continuidad de la tendencia que ha incrementado la gama de fenómenos que estudian los físicos. Después de que éstos descubriesen las leyes que rigen los fenómenos habituales y las formas habituales de materia, su atención se desplazó a lo inhabitual: a las partículas subatómicas de vida fugaz, a las etapas primitivas del Universo y a las distancias que están más allá del alcance de nuestros telescopios más potentes. Milagrosamente, han descubierto que muchos de estos fenómenos inhabituales se rigen mediante leyes que son consecuencia de otras que ya conocíamos.

En el futuro se constatará una aceleración en este patrón de la Física, y continuará centrando su atención en los fenómenos que se hallan fuera de la experiencia ordinaria. A corto plazo, esto tendrá un desarrollo meramente cuantitativo, sin demasiadas modificaciones en las nociones básicas de la Física. Sin embargo, a medida que avancemos más allá de lo habitual será preciso que modifiquemos las nociones básicas en aspectos fundamentales, actualmente inimaginables.

La tarea principal de la biología del porvenir consistirá en encontrar respuestas a muchas de las preguntas abiertas sobre los seres vivientes. Espero que esto se lleve a cabo primordialmente a través de la ampliación sistemática de los modelos moleculares, el uso de nuevas herramientas experimentales y —sobre todo— la aparición de las adecuadas descripciones simbólicas (es decir, matemáticas) de los fenómenos biológicos. La biología se volverá más parecida a las Ciencias Físicas, razonando desde los principios generales hasta los casos más específicos. El empleo de sofisticados métodos de proceso de datos también desempeñará un papel mayor en la biología del futuro, y algunas de sus perspectivas más importantes surgirán de la nueva información que nos proporcionarán estos datos adicionales.

También es posible que la biología del futuro verse sobre una gama más extensa de fenómenos cuando descubramos formas de vida extraterrestre, si es que se descubren, que yo creo que no. También es posible, sin embargo, que se descubran nuevas formas de vida en la Tierra, o incluso que se creen en nuestros laboratorios. Algunos de estos avances tendrán efectos positivos sobre la teoría biológica, ya que nos ofrecerán nuevas comprobaciones de sus nociones fundamentales, y nuevos enfoques acerca de los que ya se conoce.

Por último, el activo sector de la biotecnología tendrá grandes consecuencias para la biología del futuro. La creación de productos útiles servirá como criterio nuevo e importante que demostrará en qué grado los biólogos comprenden correctamente los fenómenos que estudian. Esta búsqueda de aplicaciones concretas obligará a los biólogos a estar mucho más atentos a los detalles de sus explicaciones, al igual que ha ocurrido con la tecnología física en el caso de la Física. También es probable que ciertas formas de biotecnología nos proporcionen nuevas herramientas experimentales que los biólogos puedan emplear en sus estudios.

Los cambios en la explicación científica

Si fuera posible resucitar a algunos de los ilustres científicos del pasado y describirles el estado actual de la Ciencia, quedarían impresionados por los descubrimientos experimentales que se han realizado desde la época en que habían vivido, y por los nuevos medios de observación con que ahora contamos. Creo que no se mostrarían tan satisfechos acerca de los progresos en la Ciencia teórica, debido sobre todo a los profundos cambios que se han dado en el tipo de explicación que los científicos están dispuestos a aceptar con respecto a los fenómenos que estudian. Incluso muchos científicos contemporáneos encuentran que algunos de estos cambios son inquietantes. Sin embargo, es importante reconocer que no son nuevos los cambios de forma en la explicación científica, y la correspondiente insatisfacción que producen en algunos científicos.

Desde la época de Newton hasta finales del siglo XIX, el modelo mecanicista —según el cual en el espacio se mueven pequeños cuerpos bajo el influjo de fuerzas recíprocas— fue considerado en Física como la forma ideal de explicación. A finales del siglo XIX, James Clerk Maxwell utilizó modelos mecanicistas para que le ayudasen a descubrir las ecuaciones que describen los fenómenos electromagnéticos. Otros científicos de esa época, por ejemplo lord Kelvin, consideraron que los modelos resultaban más convincentes que las ecuaciones que Maxwell extraía de ellos.

Paradójicamente, los sucesores de Maxwell descubrieron que era mejor conservar las ecuaciones y abandonar los modelos mecánicos. Algunos de estos físicos sustituyeron los modelos mecánicos por una descripción en la que todos los fenómenos se explicaban apelando a campos electromagnéticos. Este esfuerzo —que nunca logró un triunfo completo— recibió, a principios del siglo XX, el nombre de imagen electromagnética del mundo.

En la década de 1920 se produjo una variación aún más radical a través del desarrollo de la mecánica cuántica. En este caso se puso en discusión el supuesto según el cual los fenómenos físicos tienen lugar con independencia de la forma en que se observan. Esta suposición básica para toda la investigación física anterior fue sustituida por una descripción en la cual aquello que se ve suceder depende decisivamente de los medios que emplean para contemplarlo. Además, con la aparición de la mecánica cuántica se desvaneció de un modo general la creencia en la posibilidad de una predicción exacta del futuro.

Si se tienen en cuenta estos cambios tan radicales en lo que puede hacer una teoría física y en la objetividad de nuestra descripción, no nos ha de sorprender que se haya producido una fuerte resistencia entre los físicos con respecto a la teoría cuántica. Einstein —que había efectuado importantes contribuciones al desarrollo inicial de la teoría cuántica— fue el líder de la leal oposición que se le planteó, y algunos científicos continúan hoy en la misma postura. Sus objeciones no se limitan a la afirmación general según la cual cualquier teoría científica puede ser reemplazada algún día. Por el contrario, sostienen que la teoría cuántica no se ajusta a la noción de teoría que ellos defienden.

Resulta muy poco plausible que los rasgos de la teoría cuántica que Einstein y otros consideran objetables se eliminen en una teoría futura. Cuando nos enfrentamos con fenómenos inhabituales, por ejemplo, aquellos que se producen a escala atómica o subatómica, no hay razones para esperar que siga vigente la noción según la cual las propiedades de los objetos son independientes de nuestro modo de contemplarlos.

No es sorprendente que topemos con limitaciones en lo que nos hallamos en condiciones de conocer o de predecir. Aunque la Ciencia se propone descubrir leyes cuya validez trascienda sus orígenes humanos, jamás es posible conseguir tal objetivo en su totalidad. Nuestros cerebros —y lo que ellos pueden imaginar— han evolucionado de manera que puedan estudiar los fenómenos que se dan a escala humana, y poseemos un sentido intuitivo acerca de los tipos de explicaciones que son posibles a esta escala. Sin embargo, este sentido puede confundimos cuando estamos tratando con fenómenos inhabituales, a escala de procesos atómicos o subatómicos. En vez de seguir a Einstein en su oposición a la indeterminabilidad característica de la teoría cuántica, deberíamos recordar uno de sus aforismos y maravillamos de que alguna parte del mundo llegue a sernos conocida.

¿Existen límites a la comprensión científica?

El futuro quizá nos revele otras áreas en las que las leyes de la Ciencia pongan límites a nuestra capacidad de entender el mundo. Un ejemplo de ello es un conocido problema «intratable»: la predicción meteorológica. Algunos científicos consideran que las dificultades que plantea esta tarea pronto desaparecerán gracias al desarrollo de nuevos medios para observar desde un satélite grandes zonas de la Tierra, y para efectuar complicados cálculos por computador. Otros científicos creen que algunos aspectos observables de la meteorología seguirán siendo imprevisibles siempre, hasta pocos días antes de los fenómenos en cuestión. Aducen esta imprevisibilidad básica apelando a las ecuaciones que aparentemente rigen, por ejemplo, la temperatura y la humedad de la atmósfera.

Para emplear las ecuaciones que predicen la temperatura y la humedad que habrá en Madrid la próxima semana, necesitamos conocer los valores de esas mismas propiedades en el día de hoy y en diversos lugares de todo el mundo. Sin embargo, existe una limitación empírica a la forma en que podemos medir con precisión una magnitud como la temperatura. Cabe esperar que un pequeño error en la medición de la temperatura que hace hoy en París afectará muy poco una predicción cualitativa, por ejemplo, acerca de si lloverá o no la próxima semana en Madrid, pero al parecer las cosas no son así. Las ecuaciones no lineales que describen la atmósfera son del tipo que posee una solución caótica , de manera que dos situaciones apenas diferentes en la temperatura de hoy en París —indiscernibles a través de una medición— pueden llevar a dos patrones meteorológicos muy distintos en la próxima semana en Madrid. Un científico ha llegado a describir la situación afirmando que el tiempo que haga la semana siguiente en Madrid quizá dependa del batir de alas de una mariposa, hoy, en París. Aún no sabemos si esto es absolutamente cierto, pero resulta plausible.

Algunos de los fenómenos que los científicos investigan en la actualidad —por ejemplo, los que atañen al sistema nervioso humano— son tan complicados que algunos científicos creen que nunca estaremos en condiciones de comprenderlos en el sentido en que comprendemos un sistema más simple, por ejemplo, un virus.

Al evaluar tales afirmaciones, hemos de distinguir entre las conclusiones basadas en un principio general —tal como el principio de incertidumbre de Heisenberg— que restrinja de modo explícito lo que podemos hacer y conocer, y las conclusiones que se basan en una vaga sensación de que un problema específico es demasiado complejo para que lo comprenda la mente humana. La noción según la cual no podemos predecir el tiempo con demasiada antelación debido a la naturaleza de las ecuaciones que rigen la atmósfera terrestre pertenece a la primera categoría. La afirmación según la cual el sistema nervioso humano escapa a los límites de nuestra capacidad de comprensión corresponde —por el momento— a la segunda categoría. Lo cierto es que aún no sabemos lo suficiente acerca del sistema nervioso como para estar en condiciones de decir si llegaremos algún día a comprenderlo. Para saber que tal cosa es imposible, tendríamos que descubrir algunos aspectos del sistema nervioso que fuesen tan complejos que su comprensión se resista a cualquier avance de las técnicas experimentales y del análisis matemático. En sí mismo, esto constituiría un descubrimiento de gran trascendencia, comparable al principio de incertidumbre de Heisenberg.

Muchos científicos lamentan profundamente que la Ciencia futura quizá tope con más restricciones acerca de lo que podemos comprender y predecir. La mayoría de los científicos emprenden sus estudios con la expectativa de ampliar la comprensión humana, y no con la de chocar contra sus limitaciones. En conjunto, la historia de la Ciencia ha justificado tal optimismo. Sin embargo, aunque no debamos suponer innecesariamente la aparición de restricciones a los logros de la mente humana, hemos de ser conscientes de la posibilidad de que la imprevisibilidad inherente a la mecánica cuántica sea únicamente la primera señal de una Ciencia futura cuyo alcance será más limitado de lo que desearían los científicos.

El surgimiento de nuevas Ciencias

Un aspecto muy atractivo de la Ciencia del futuro consistirá en el surgimiento de nuevas Ciencias, acerca de áreas de estudio que en la actualidad no se consideran parte de la Ciencia. Estas ampliaciones del ámbito científico tendrán lugar a través del descubrimiento de fenómenos insospechados, tan peculiares que será imposible asignarlos a las categorías científicas previamente aceptadas. Un ejemplo de ello fue la observación de las bacterias que Leeuwenhoek efectuó a través de su microscopio en el siglo XVII. Quizás el descubrimiento de formas de vida extraterrestres desempeñe un papel semejante en el futuro.

También aparecerán nuevas Ciencias cuando se reconozca que ciertos aspectos de varias Ciencias conocidas tienen suficientes elementos en común como para constituir un campo propio unificado. Tal fusión también puede darse en sub campos de una sola Ciencia, o en aspectos de las Ciencias que tradicionalmente se habían considerado disciplinas diferentes. Por ejemplo, no se había avanzado mucho en la comprensión del fenómeno del magnetismo hasta que Oersted descubrió que las corrientes eléctricas pueden producir magnetismo. Esto llevó a la nueva Ciencia del electromagnetismo, que ha ayudado a solucionar problemas de envergadura en ambos subcampos.

Si deseamos descubrir candidatos a futuras fusiones científicas, hemos de examinar aquellas áreas de la Ciencia cuyas lagunas de comprensión son más destacadas. Si los problemas científicos dentro de un campo específico no pueden afrontarse con éxito apelando a los métodos empleados en dicho campo, quizá los fenómenos que se estudian hayan de analizarse dentro del marco de una estructura más amplia de fenómenos, en el seno de una Ciencia aún no inventada.

El estudio acerca de cómo el orden evoluciona a partir del desorden es uno de los lugares donde cabe esperar que surja una nueva Ciencia. En la Ciencia actual hay varios sectores donde se puede comprobar que el orden complejo surge de la sencillez, sin saber por qué ocurre tal cosa. El ejemplo más interesante es el origen de la vida, pero también otros ejemplos que aparecen en la Física y en la Química. Estos diferentes ejemplos de desarrollo de un orden son producidos por mecanismos subyacentes muy peculiares. Sin embargo, entre las descripciones matemáticas que se han formulado acerca de cada caso existen relaciones que indican la posibilidad de hallar una descripción unificada para una clase global de fenómenos de este tipo. Dicha descripción sería algo análogo a la termodinámica, que se aplica a muchos fenómenos diferentes, tan variados como la emisión de radiación de una estrella y el flujo de iones a través de una membrana celular. La termodinámica realiza declaraciones de carácter general que rigen todos los procesos en los que se da un flujo de energía y de materia.

Una Ciencia general de la evolución del orden podría llevar a cabo afirmaciones generales acerca de la evolución del orden en diversas circunstancias. Estas leyes generales quizá no determinen por completo la evolución del orden en las distintas circunstancias, al igual que las leyes de la termodinámica tampoco determinan cómo fluye la energía en todos los contextos posibles. Sin embargo, una vez que se disponga de tales leyes generales, podrían brindamos los principios suplementarios que se necesitan para caracterizar por completo los casos individuales.

Una Ciencia del orden puede surgir si entrelazamos una serie de factores. Uno de ellos consiste en el estudio de las ecuaciones diferenciales no lineales, que ofrecen criterios referentes al surgimiento del orden en diversas circunstancias. Otro elemento es la termodinámica, que en alguna de sus modernas versiones contiene nociones acerca de cómo un flujo de energía que incide desde fuera sobre un sistema puede causar en éste una evolución que incremente el orden existente. Otro de los factores aparece en el estudio experimental de fenómenos como el láser, en los que interviene la evolución del orden.

En la nueva Ciencia del orden que nos hace falta existe un ingrediente peculiar: un principio general que exprese cuándo evolucionará un sistema en dirección a un mayor orden. Conocemos algunos de los requisitos necesarios para que ocurra esto, por ejemplo, un suministro externo de energía. También conocemos algunas de las condiciones bajo las cuales tendrá lugar esta evolución. Sin embargo, nadie ha encontrado un modo general de identificar cuáles son los sistemas que se convertirán en ordenados y cuáles no. Si cabe formular tal principio, indicará la existencia de relaciones entre sistemas formados por componentes diversos, pero que se someten a tipos paralelos de evolución.

Una nueva Ciencia del orden nos ayudará a encontrar respuestas a numerosos problemas científicos de importancia, por ejemplo, cómo se originó la vida sobre la Tierra y cómo se desarrollan organismos complejos a partir de una sola célula. También servirá para indicar posibilidades de orden complejo, que sean diferentes a las que ya hemos descubierto. Entre éstas podrían incluirse las formas de vida que quizá prosperen en entornos inhabitables para la vida que conocemos. Quizás incluyan asimismo nuevos tipos de orden inorgánico que podríamos construir, aunque no se diesen naturalmente. Una nueva Ciencia del orden poseerá notables ramificaciones en la Ciencia en conjunto, y modificará la visión del mundo que tienen los científicos, quizá de un modo tan radical como la relatividad y la mecánica cuántica en su momento.

La desaparición de antiguas Ciencias

Las Ciencias también pueden desaparecer, tanto como surgir. Así ocurrió con la frenología y la astrología, cuando se descubre que una «Ciencia» carece de sentido. De manera más frecuente, una Ciencia antes considerada como autónoma puede fusionarse con otra Ciencia. Esto ocurrió en el siglo XVII con el estudio astronómico de los movimientos planetarios, que se convirtieron en parte de la Física; sucedió en el siglo XIX con la óptica, que se integró en la electrodinámica; y ha pasado en el siglo XX con gran parte de la Química inorgánica, que se ha transformado en parte de la Física atómica. En tales fusiones no se pierde el contenido de la Ciencia subsumida. En realidad, a través de la nueva combinación pueden solucionarse algunos de sus problemas más acuciantes.

Cuando la aplicación de los métodos de una Ciencia permite estudiar con más eficacia la materia de otra disciplina, los científicos deberían considerar que tal cosa constituye un avance. Esto ocurrirá con toda la Química en un futuro próximo. Ya se hace evidente que todos los fenómenos que interesan a los químicos son una manifestación de la estructura electrónica de los átomos y las moléculas. Sin embargo, esto no significa que vaya a desaparecer el contenido de estudio de la Química, o que los químicos tengan que lamentarse. Por el contrario, los científicos que ahora se llaman químicos a sí mismos utilizarán cada vez más las nociones y las técnicas experimentales de la Física para estudiar las cuestiones que les conciernen. Ya hay muchos químicos cuyas investigaciones son casi imposibles de distinguir de las que llevan a cabo algunos físicos. La Química y la Física acabarán por no distinguirse en sus nociones y sus técnicas, sino únicamente por los problemas a los que éstas se aplican. En ese momento, habrá una única Ciencia de la materia y la energía, que probablemente seguirá llamándose Física, pero con numerosas ramas que sirvan para estudiar los diversos aspectos de la materia y la energía.

Aunque en un futuro lejano la biología llegue a subsumirse en la Física, los biólogos no necesitan defenderse contra la perspectiva de que su Ciencia vaya pronto a fusionarse con la Física, como en el caso de la fusión entre Química y Física. Diversos aspectos del comportamiento de los seres vivientes han sido comprendidos mediante modelos físicos, que involucran a las propiedades de las moléculas de ácido nucleico y de proteínas. El proceso de encontrar explicaciones físicas a los fenómenos biológicos continuará en el futuro. Sin embargo, es improbable que pronto estemos en condiciones de comprender todas las actividades de los organismos complejos limitándonos a aplicar las nociones de la Física. Con el tiempo, si somos capaces de no autodestruirnos, la Física engullirá a todas las ciencias y todo será Física. Lo que ocurrirá es que un porcentaje creciente de las nociones y las técnicas utilizadas por los biólogos tendrá su origen en la Química y en la Física. Si las ideas procedentes de la Física logran dar cuenta de los fenómenos que interesan a los biólogos, éstos las adoptarán. Si las ideas que los biólogos están en condiciones de generar sin hacer referencia a la Física tienen más éxito, entonces los futuros biólogos las continuarán utilizando. El criterio último del valor de una noción científica no es su origen, sino su capacidad para explicar los fenómenos que se estudien.

Existe un modo más conflictivo de desaparecer una parte de una Ciencia. Cuando un nuevo modo de explicación se introduce en una rama de la Ciencia —por ejemplo, cuando las explicaciones moleculares de la herencia empezaron a utilizarse en genética— a menudo quedan problemas sin resolver y a los cuales no se les da importancia. A veces se cae en la cuenta de que el viejo problema no puede resolverse en absoluto, y de que es correcto dejarlo a un lado, como sucedió en Física con la pregunta acerca de qué órbitas recorre un electrón en un átomo. Por lo general, sin embargo, no está involucrada una cuestión referente a un principio científico. Al contrario, los científicos se concentran en aquellas áreas de su campo que pueden vincularse mejor con el nuevo modo de pensar. En ocasiones se deciden a «desempolvar» los temas más antiguos, pero lo más frecuente es que haya tanto material nuevo para estudiar que los problemas viejos sin solucionar se dejan a un lado.

La Ciencia es una actividad que lleva a cabo una cantidad finita de personas, en un momento determinado. Estos científicos sólo pueden concentrar sus esfuerzos en aquellos problemas que tengan un máximo interés para su comunidad, y que a menudo son los generados por los descubrimientos más recientes. No suele haber demasiados incentivos para estudiar la aplicación de nuevas ideas a problemas viejos, excepto cuando estos problemas son tan célebres o tan importantes que permanecen en la conciencia de todos los que trabajan en dicho campo.

Esta tendencia se ha visto fomentada por la inmensa expansión de la información científica. A medida que se saben más cosas y surgen nuevos interrogantes, los científicos están en condiciones de aprender una parte cada vez más reducida de lo que se sabe, y sólo pueden dedicarse a un segmento cada vez más estrecho de su materia de estudio. Una consecuencia de ello es que, cuando no ha habido un cambio radical de ideas, los científicos se concentran en las partes de su campo que se han descubierto más recientemente, y las cuestiones más acuciantes del pasado —aunque también sea muy reciente— tienden a olvidarse. Por lo tanto, la Ciencia se enfrenta a cierto peligro de perder su carácter de cuerpo acumulativo de conocimientos.

Esta tendencia no es un fenómeno nuevo, pero en los últimos tiempos se ha acelerado. Los investigadores citan artículos o libros que se han publicado hace muy pocos años. En la Física teórica de las partículas, muchas de las citas se refieren a artículos que sólo se han distribuido como preimpresiones. Uno de los motivos de esta reducción del ámbito de intereses de los científicos es que muchos problemas se resuelven con rapidez, una vez que han sido planteados de manera adecuada. Sin embargo, el deseo de muchos científicos de trabajar en los mismos problemas que sus colegas es probablemente un factor más significativo.

Ciertas tendencias podrían suavizar la práctica de dejar a un lado la Ciencia del pasado. Una de ellas es el enorme aumento en la capacidad de almacenar, analizar y convertir en accesible la información a través del empleo de bancos de datos informáticos. Cuando se haya constituido la red informática universal, será posible disponer de toda la bibliografía científica del pasado. Esto eliminará una de las barreras que obstaculizan el empleo de la «vieja» Ciencia, pero persistirá el problema de traducir los conceptos del pasado al lenguaje científico del presente. Esto podría ser un excelente proyecto de traducción por medio de ordenador, ya que para éste sería más fácil de captar la sintaxis y el vocabulario de la Ciencia, más precisos que los del lenguaje ordinario.

Sin embargo, la barrera más considerable para la continuidad del interés científico consiste en la falta de preocupación acerca de este problema. Para superarla se requiere una adecuada educación científica, y la existencia de un sistema de gratificaciones en la Ciencia. Si a los científicos jóvenes se les enseña a preocuparse por las cuestiones no solucionadas en el pasado, y a quienes trabajan en estos temas se les premia de manera conveniente cuando logran contestar uno de tales interrogantes, habrá una continuidad en la investigación científica. Si no ocurre tal cosa, la Ciencia vivirá cada vez más en el presente, y los trabajos efectuados por cada generación de científicos carecerán de importancia para la generación siguiente. Esto sería un final triste para lo que ha constituido hasta ahora el más satisfactorio esfuerzo humano de edificar una estructura intelectual que permanezca a lo largo de las generaciones.

En la Ciencia hay muchos problemas importantes sin solucionar, y existen razonables perspectivas de que algunos de ellos se solucionarán pronto. Sobre la Ciencia actúan fuerzas que transformarán el modo de hacer ciencia. Se están desarrollando nuevas técnicas para obtener información acerca de la naturaleza, y esto nos permitirá efectuar nuevos descubrimientos, tan apasionantes e inesperados como cualquiera de los grandes descubrimientos del pasado. Los presentes y futuros hallazgos científicos están en condiciones de crear nuevas tecnologías físicas y biológicas que pueden transformar la vida humana. Todo esto constituye la brillante perspectiva de la Ciencia del futuro.