EMPIRISMO Y LIBRE INVENCIÓN DE CONCEPTOS

Para comprender el largo debate, entre indeterminación y causalidad, mantenido por Heisenberg y Einstein, que no cesó sino a la muerte del último, nos ayudará tener presente que el empirismo, además de ser un concepto filosófico, es también la actitud que la mayoría de los científicos, consideran inseparable de su trabajo. Es, por lo menos, la de quienes ponen su énfasis en la observación, y sienten un aprecio menor por la especulación teórica, sometiéndola, de modo firme, al contraste con los datos experimentales.
En mi modesta opinión de simple aficionado, una cosa es que el juez último de un trabajo científico, sea la comparación de las predicciones teóricas con los experimentos, y otra distinta, y puede que más radical, la de que todos los elementos de las teorías, se refieran siempre y necesariamente, a cantidades observables. Podemos observar el contraste cotidiano entre estas dos exigencias, en la tensión que suele establecerse, entre teóricos y experimentadores. Los primeros no sienten empacho alguno, en usar representaciones abstractas, muy alejadas de toda imagen intuitiva. Los segundos suelen sentirse incómodos, con todo lo que no sea susceptible de medida inmediata en un laboratorio.

Albert Einstein

Quizá la manifestación más famosa de empirismo, sea aquella de Newton: “Hypotheses non fingo” (No invento hipótesis). En su juventud Einstein, había dedicado mucha atención al empirismo y al positivismo, estudiando al detalle el “Ensayo sobre el entendimiento humano” de David Hume. Lo que a Einstein parecía interesarle, especialmente, era conocer el mundo y, singularmente, saber si de la observación de los fenómenos, es posible deducir las relaciones de causalidad, que los unen.
El joven Einstein concedió mucha importancia a la obra de Hume (a mi también hace tiempo que me interesa mucho) ya que para éste es imposible, deducir las relaciones de causalidad, desde la simple observación de los fenómenos. Einstein pensaba que si en la física clásica, sí fue posible conocer las leyes objetivas del movimiento, un empirismo radical no podía ya mantenerse en su época. Ello lo deducía de una característica, cada vez más patente en la física moderna: el objeto está cada vez más lejos de nuestra intuición. En 1932, el propio Einstein escribió: “Sabemos ahora que la ciencia, no puede surgir únicamente de lo empírico, que es necesario usar la libre invención de conceptos, que sólo a posteriori puede confrontarse con la experiencia (estas afirmaciones le causarían problemas más tarde, cuando se opuso a la física cuántica). “Este hecho – proseguía Einstein – pudo escapar a las generaciones anteriores, pues cuanto más primitivo es el estado de una ciencia, tanto más fácil es para el científico, vivir la ilusión de que es puro empirismo”.
En su manera de trabajar, Einstein depositaba una enorme confianza en la mente humana. En un conferencia en Oxford en 1933, titulada “Sobre el método de la física teórica”, llegó a afirmar: “Es mi convicción, que la construcción matemática pura, permite descubrir los conceptos y las leyes que los vinculan, lo que nos da la clave, para entender los fenómenos de la naturaleza”. Esta es la libre invención de conceptos, a la que él daba tanta importancia, y que nos muestra a Einstein como un racionalista, en la más pura tradición germánica.
Pero si el empirismo colocó a Einstein en el buen punto de partida, para crear incluso su relatividad especial, necesitó recurrir a conceptos libremente inventados, para llegara a la relatividad general, seguramente su obra más personal. Mientras que había una base experimental para la “relatividad especial”, que estaba ya en el aire, a punto de ser descubierta por algún otro, la “relatividad general” es obra personalísima de Albert Einstein. Creada por él en la más pura tradición racionalista e, incluso, pitagórica. La libre invención de conceptos, llevo a una teoría totalmente contraria a nuestra intuición, pero maravillosamente ajustada, a los datos experimentales.

Para entender bien a Einstein, sería bueno recordar, que uno de los más importantes conceptos libremente inventados, es sin duda el del “átomo”. El positivismo se opuso furiosamente a él, a finales del siglo XIX. Tanto que su obsesión por utilizar exclusivamente, magnitudes directamente observables, planteo un serio obstáculo, que retrasó el establecimiento definitivo, de la hipótesis atómica. Tuvieron que pasar muchos siglos, tras su propuesta por Demócrito, para su aceptación general. De hecho, los átomos no se observaron directamente, hasta los años setenta del siglo XX.
Lo mismo que el átomo, el concepto de electrón fue libremente inventado. Se considera que fue descubierto por el inglés J.J. Thomson en 1897, al estudiar los rayos catódicos.
Es menos conocido que al mismo tiempo que Thomson, el alemán Walther Kauffmann, realizó los mismos experimentos, con la diferencia que los hizo mejor: su valor del cociente de la carga de la masa, era más exacto. Pero, desde su posición de positivista y radicalmente empirista, no pensó jamás que había descubierto una partícula. Se limitó a describir sus resultados sin interpretarlos, no quiso establecer ninguna hipótesis. Thomson si lo hizo, sin sentirse incómodo en modo alguno, por hablar de cosas que no había podido observar directamente. Por ello consiguió un lugar en la historia y un premio Nobel.
Pues eso.

Palma. Ca’n Pastilla a 30 de Mayo del 2020.

EL TIEMPO NO PUEDE DEFINIRSE DE FORMA ABSOLUTA

Mientras Einstein charlaba con un amigo, ocurrió algo magnífico: Albert Einstein, dio uno de lo saltos imaginativos más elegantes, de toda la historia de la física. Más tarde explicaría: “Mi solución fue un análisis del concepto del tiempo. El tiempo no puede definirse de manera absoluta, y existe una inseparable relación, entre tiempo y velocidad de la señal”.
Posteriormente, Einstein explicaría este concepto, utilizando un experimento mental, con trenes en movimiento. Supongamos que caen dos rayos, en el terraplén de la vía del tren, en dos lugares distintos, A y B. Si afirmamos que caen simultáneamente ¿qué significa eso?
Einstein era muy consciente, de que se necesitaba una definición operativa, una que pudiera explicarse en la práctica, y que requiriera tener en cuenta, la velocidad de la luz. Y su respuesta fue, que definiríamos los dos relámpagos como simultáneos, si permanecíamos inmóviles exactamente, en el punto medio de la distancia que los separaba y, en consecuencia, la luz procedente de cada uno de ellos, nos alcanzaba en el mismo momento exacto.
Pero imaginemos ahora, como se observa el suceso desde un tren de pasajeros, que se desplace por la vía a gran velocidad. En un libro que Einstein escribió en 1916, para explicar esto a no científicos, utilizó el siguiente dibujo, en el que la línea superior, representa al prolongado tren:

Supongamos que en el instante exacto (desde la perspectiva de la persona que está en el terraplén) en el que los relámpagos alcanzan los puntos A y B, hay un pasajero situado justo en el punto medio del tren Mt, que pasa exactamente junto al observador, situado en el punto medio de la vía, M. Si el tren se hallara inmóvil, en relación con el terraplén, el pasajero de dentro vería el destello de los dos relámpagos simultáneamente, justo igual que el observador del terraplén.
Pero si el tren se mueve hacia la derecha en relación con el terraplén, el observador de dentro, se acercará con rapidez hacia el punto B, mientras viajan las señales de luz. En consecuencia, cuando llegue la luz, él se hallará ligeramente desplazado hacia la derecha. Como resultado, verá la luz del relámpago, que cae en el punto B, “antes” de ver la del que cae en el punto A. Por lo tanto, afirmará que el relámpago de B, ha caído antes que el de A, y que ambos relámpagos no son simultáneos.
“Llegamos, pues – diría Einstein – a un importante resultado: dos sucesos que son simultáneos con respecto al terraplén, no son simultáneos con referencia al tren. El principio de relatividad, sostiene que no hay forma alguna, de afirmar que el terraplén se halla ‘en reposo’, y el tren ‘en movimiento’. Solo podemos decir que cada uno de ellos, se halla en movimiento con respecto al otro. Así pues, no hay una respuesta ‘real’ o ‘correcta’. No hay forma alguna de afirmar, que dos sucesos cualesquiera, son ‘absolutamente’ o ‘realmente’ simultáneos”. Esta es una idea sencilla, sí, pero también radical. Significa que no hay un “tiempo absoluto”. Lejos de ello, todo marco de referencia móvil, tiene su propio tiempo relativo. Aunque Einstein se abstendría de decir, que aquel salto hubiera sido tan auténticamente “revolucionario”, como el que había dado con respecto a los “cuantos” de luz, lo cierto es que de hecho, vino a transformar la ciencia. Además, esto significaba, asimismo, derribar el otro supuesto que hiciera Newton, al inicio de sus “Principios”. Einstein señalaba, que si el tiempo es relativo, también el espacio y la distancia lo son: “Si el hombre del vagón, cubre la distancia ‘v’ en una unidad de tiempo – medida desde el tren -, entonces dicha distancia – medida desde el terraplén – no será necesariamente igual a ‘v’”.

Albert Einstein

“Fue este un cambio en los propios fundamentos de la física, un cambio inesperado y bastante radical, que requirió todo el coraje de un joven y revolucionario genio”, señalaría Werner Heisenberg, quien posteriormente contribuiría a un logro similar, con su principio de incertidumbre cuántica.
El concepto de tiempo absoluto - que alude a un tiempo que existe “en realidad”, y cuyo tictac avanza independientemente, de cualquier observación que se haga de él – había sido un pilar fundamental de la física, ya desde que Newton lo convirtiera en premisa en sus “Principios”, doscientos dieciséis años antes. Y lo mismo podía decirse del espacio y la distancia absolutos. “El tiempo absoluto, verdadero y matemático, por sí mismo y por su propia naturaleza, fluye uniformemente sin relación con nada externo”, había escrito en su día Newton, en célebre frase, en el Libro 1 de sus “Principios”.
Pero incluso el propio Newton, parecía encontrase incómodo, con el hecho de que esos conceptos, no pudieran observarse directamente. “El tiempo absoluto no es un objeto de percepción”, admitía. Y para salir del dilema, tuvo que recurrir a la presencia de Dios. “La Divinidad perdura para siempre y es omnipresente y, por existir siempre y en todas partes, Él constituye la duración y el espacio”.

Ernst Mach, cuyos libros habían influido en Einstein, criticaba duramente la noción newtoniana de tiempo absoluto, tildándola de “inútil concepto metafísico, que no puede presentarse a la experiencia”. Newton – acusaba Mach – “actuaba en contra de su intención declarada, de investigar sólo hechos reales”.
Por su parte Henri Poincaré, señalaba también los puntos débiles del concepto newtoniano de tiempo absoluto, en su libro “La ciencia y la hipótesis”, otro de los favoritos de Einstein. “No solo no tenemos ninguna intuición directa, de la paridad de dos momentos – escribía Poincaré – sino que ni siquiera la tenemos, de la simultaneidad de dos sucesos, que ocurren en dos lugares distintos”.
Parece pues, que tanto Mach como Poincaré, fueron especialmente útiles, a la hora de sentar las bases, del gran avance de Einstein. Aunque, según diría el propio Einstein, más tarde, le debió aún más al escepticismo, que aprendió del filósofo escocés David Hume, frente a los constructos mentales, que se alejaban de las observaciones meramente factuales.
Pues eso.

Palma. Ca’n Pastilla a 30 de Abril del 2020.