Ciencia y aprendizaje [Extracto del libro 'El sentido común de la ciencia' de Jacob Bronowski]

El proceso de aprendizaje es esencial para nuestras vidas. Todos los animales superiores lo buscan deliberadamente. Son curiosos y efectúan experimentaciones. Un experimento es una especie de inofensiva carrera de pruebas de alguna acción que tendremos que ejecutar en el mundo real, y es esto tanto si es efectuada en un laboratorio por científicos o por cachorros de zorra fuera de su terreno. El científico experimenta y el cachorro juega; ambos aprenden a corregir los errores de juicio en un terreno en que los errores son fatales. Puede que sea esto lo que les da este aire de felicidad y libertad al poner en práctica estas actividades.

Es por esto que debemos comprender que por su misma naturaleza las predicciones pueden estar a veces equivocadas. Sólo así podemos aprender en tanto que individuos y especies. La ciencia aprende del mismo modo. Precisamente éste es el paso que dieron Galileo y Francis Bacon hace más de trescientos años, paso que dio origen a la ciencia actual. Porque hasta que pusieron en marcha la Revolución Científica, los hombres creían que sólo un profundo discernimiento intelectual podía comprender la mecánica de la Naturaleza. Galileo y Bacon añadieron a esta exigencia de la razón la nueva exigencia de los datos empíricos. Desde entonces, la verificación de una explicación científica ha sido siempre en último término empírica: ¿concuerda con los hechos? La ciencia ha sido concebida, aunque inconscientemente, como un proceso de aprendizaje, porque recurrir a la realidad empírica en la especulación es admitir la posibilidad de error. La ciencia es un mecanismo de predicción en proceso de incesante autocorrección. El camino que va de la astronomía de Ptolomeo a la de Newton y luego a la de la relatividad es precisamente una serie de estadios de aprendizaje en que cada uno de éstos corrige el pequeño pero demostrable error que se ha abierto entre la predicción y los hechos; no debemos despreciar los errores, son el humus sobre el que se desarrolla el proceso de la vida. Al mismo tiempo que Peley trazaba la voluntad de Dios en la perfección de reloj del hombre, William Blake dijo con más modestia, pero con intuición más aguda:

           «Ser un error y ser arrojado es parte de la voluntad de Dios»

             - El sentido común de la ciencia, Jacob Bronowski (1951) - 

¿Estamos hechos de polvo de estrellas? Va a ser que no (del todo)

“We are made of star-stuff.” 
-Carl Sagan, La conexión cósmica (1973)-

Seguro que has escuchado mil veces -incluso a mí- la frase «Somos polvo de estrellas» evocando de forma romántica la evidencia de que todos los átomos de nuestro cuerpo fueron forjados en el interior de las estrellas. La gente atribuye la idea original a Carl Sagan pero parece ser que el astrónomo norteamericano Harlow Shapley dijo allá por el año 1929 algo así como: «We organic beings who call ourselves humans are made of the same stuff as the stars», los seres orgánicos que nos denominamos humanos estamos hechos de la misma materia que las estrellas. Tampoco Shapley parece que fuera el primero, pero no nos desviemos del tema.

Sin quitarle ni el mérito ni la poesía al maestro Sagan y a su inspiradora frase, ¿es realmente así? ¿Todos nuestros átomos fueron creados en el interior de una estrella? ¿Somos polvo de estrellas?

Vayamos por partes.

El bueno de Shapley se adelantó en su idea treinta años a lo que luego demostraron Margaret Burbidge ,Geoffrey Burbidge, Fred Hoyle y William Fowler en su mítico artículo B²HF, titulado así por las iniciales de sus autores, y que fue publicado en la revista Reviews of Modern Physics en el año 1957. El título original del artículo era Synthesis of the Elements in Stars y en él se describen, explican y analizan los procesos responsables de la síntesis de los elementos químicos y su abundancia relativa en la naturaleza. Estableció un salto de gigante en el avance de la teoría de la nucleosíntesis estelar, completando las importantes aportaciones previas de Hans Bethe, Carl F. von Weizsäcker o Fred Hoyle.

¿Cómo se formaron los átomos? Simplificando más de lo que me pide el cuerpo y resumiendo todo en unas pocas palabras, y que me perdonen los puristas, sabemos que tras el Big Bang el descomunal universo caliente temprano recién formado se expandió y se fue enfriando hasta que 300.000 años después surgieron los átomos. Y fueron los de hidrógeno, los más simples, y que están constituidos por un protón y un electrón los primeros. A este proceso se le llama nucleosíntesis primordial. En esta fase primordial aparecen también otros elementos ligeros como el helio o el litio. Con estos elementos (y algunos de sus isótopos) se formaron las primeras estrellas. 

Tras el colapso y explosión de las estrellas, de su material despedido al espacio en forma de supernova, hemos recibido todos los elementos químicos que la estrella poseía y somos parte de ella. Lo que llamamos polvo de estrellas. Pero hay un problema, el hidrógeno no lo es.

Casi el 99% de la masa del cuerpo humano se compone de seis elementos químicos: oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, calcio, y fósforo. Sólo alrededor del 0,85% se compone de otros cinco elementos: potasio, azufre, sodio, cloro y magnesio. Si observamos la composición del cuerpo humano en esta imagen veremos que un 10% es hidrógeno (pero en masa).

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¿Y en átomos? Si consideramos por aproximación que una persona media de unos 70 Kg tiene unos 7x10²⁷ átomos, podemos calcular cuántos fueron forjados en los crisoles estelares. Pues bien, de todos esos átomos alrededor de un 65% son de hidrógeno, en concreto unos 4,5x10²⁷ .Y por tanto nos quedarían 2,5x10²⁷ átomos del resto de elementos químicos, del polvo de estrellas. [Ojo, todo esto son cálculos aproximados, que luego no quiero que me tiréis antorchas encendidas invocando decimal arriba o decimal abajo :-P]

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En definitiva, que no, que no estamos hechos 100% de polvo de estrellas sino más bien solo un 35%, si hablamos de átomos, claro, aunque si pensamos en la masa entonces el polvo de estrellas superaría el 90% de nuestra masa total, ya que el hidrógeno aporta una masa menor. Bueno, tampoco está tan mal, ¿no? Piensa en ello cuando te subas a una báscula :-)


Fuentes:
http://www.esepuntoazulpalido.com/2011/10/b2hf-lirica-estelar.html
http://eltercerprecog.blogspot.com.es/2013/08/cuantos-atomos-hay-en-un-cuerpo-humano.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Composition_of_the_human_body

NOTA: Esta entrada participa en la LI Edición del Carnaval de Química, alojada en el blog Scientia del gran @ScientiaJMLN. 

Premios Bitácoras 2015 [Tercera clasificación parcial 'Mejor Blog de Educación y Ciencia']

Acaba de publicarse la tercera clasificación parcial de los premios Bitácoras 2015 en la categoría de Educación y Ciencia. He bajado un puesto respecto a la clasificación de la semana pasada. Parece que la unión de las categorías de Educación y Ciencia está pasando factura a los blogs de ciencia, pero no le echemos la culpa a nadie. Ya os lo dijeron Jack, el conde Orlok y Alex. Que ahora os lo cuente mi amigo Frank. 

¿Por qué divulgas la ciencia con entusiasmo? [Lo que decía Carl Sagan]

Si eres un divulgador aficionado y la fiebre de este hobby te cuesta tu tiempo y esfuerzo, que le quitas a otras actividades de tu día a día, seguro que te han preguntado mil veces por qué lo haces. ¿Por qué escribes en un blog?¿Por qué das charlas en colegios? ¿Cuánto ganas? ¿Por qué lo haces? ¿Por qué, por qué, por qué?

Que levante la mano a quién le haya pasado... Bien, ya podéis bajarla. No sé a vosotros pero a mí me aburre que me lo sigan preguntando. Acaso pregunto por qué sale la peña a correr como si no hubiera un mañana, o tíos con más barba que los de ZZ Top coleccionan las miniaturas de Star Wars que venden en las tiendas Disney. Bueno. 

Pues, salvando las distancias, supongo que tampoco Carl Sagan se escaparía de esa pregunta y tendría más de una contestación. Unos meses después de la muerte del maestro, su viuda Ann Druyan daba una nueva -o vieja, según se mire- pista, a través de esta carta que he rescatado del archivo de la Biblioteca del Congreso de los EE.UU. Se trata de un breve comunicado que envió a la prensa y donde menciona el libro póstumo de Sagan, Miles de millones, y la película Contact basada en su novela homónima.

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«When you're in love you want to tell the whole world». Cuando uno está enamorado quiere salir a contárselo a todo el mundo. De eso se trata, ¿no?

Ya en una perspectiva menos romántica he recordado también este fragmento de El cerebro de Broca, un interesante libro que recopila artículos de Carl Sagan escritos entre 1974 y 1979, y que dejo como reflexión final:

«Como contrapartida a la libertad de investigación, los científicos tienen la obligación de explicar a la opinión publica la naturaleza de su trabajo. Si se considera a la ciencia como un sacerdocio cerrado, demasiado difícil y arcano para ser comprendido por el hombre de la calle, los peligros de abuso son enormes. La ciencia es un tema de interés general y nos afecta a todos sin exclusión. Al discutir de forma regular y con competencia sus objetivos y consecuencias sociales en escuelas, prensa y conversaciones de sobremesa habremos mejorado en gran medida nuestras perspectivas de comprensión del mundo, así como las de su perfeccionamiento y el nuestro»

¿Vemos la realidad tal y como es? [Charla TED]

Hacía tiempo que no recomendaba una charla TED pero era más bien porque estoy algo desconectado de las novedades de este formato. Esta mañana me he despertado con esta estupenda charla del científico cognitivo de la universidad de California Donald Hoffman. Creo que merece la pena verla. No hay nada nuevo bajo el sol en las ideas sobre la realidad y cómo las interpreta nuestro encéfalo, pero me ha gustado bastante cómo lo explica, y especialmente, la idea de que «la evolución no favorece a la realidad». Vosotros mismos.

Buen finde :-)