¿Por qué la cosmología sin filosofía es como un barco sin casco?

Imagen de portada: Foto cortesía de la NASA.

Por Bridget Falck, investigadora postdoctoral en el Instituto de Astrofísica Teórica de la Universidad de Oslo en Noruega.

Editado por Sally Davies

Originalmente publicado en Aeon.co

Traducción al castellano por Leandro Castelluccio. Link a mis ensayos.

¿Qué pasa con los que odian la filosofía en astrofísica y cosmología? Desde la última afirmación de Stephen Hawking de que “la filosofía está muerta”, hasta el capítulo de Jeremyd de Steven Weinberg “Contra la filosofía” en Sueños de una teoría final (1992), muchos físicos y astrofísicos piensanque la filosofía es inútil, o al menos inútil para la ciencia. Al mismo tiempo, Hawking y su coautor Leonard Mlodinow presentaron un enfoque de la investigación científica llamado “realismo dependiente de un modelo” en The Grand Design (2010), mientras que el libro de Weinberg discute apasionadamente (y filosóficamente) contra el positivismo lógico y la metafísica. Si es tan inútil, ¿por qué Hawking y Weinberg (y Neil deGrasse Tyson, Lawrence Krauss y otros antifilosofistas) han participado tan a menudo en el discurso filosófico? 

A pesar de lo que puedan pensar los que odian, todas las áreas de la ciencia enfrentan preguntas que no pueden responderse dentro del proceso de la ciencia en sí. Cada vez que los científicos examinan la mejor manera de probar una teoría, o se preguntan cómo se relacionan los modelos científicos con la realidad, están haciendofilosofía. Pero en su posición única como el estudio de la totalidad de la existencia, la cosmología en particular está llena de rompecabezas y posiciones filosóficas.

De hecho, hay una creencia filosófica que se oculta en el corazón de la cosmología. El principio cosmológico establece que, en grandes escalas, el Universo es homogéneo (se ve igual en todas las ubicaciones) e isotrópico (se ve igual en todas las direcciones). Por ejemplo, la vista desde un barco en medio del océano sería isotrópica pero, cuando la tierra está a la vista, la vista no es la misma en todas las direcciones. La superficie del océano en sí es homogénea, quizás, hasta que te acercas a la costa.

El principio cosmológico es fundamental para nuestra comprensión de cómo evolucionó el Universo, expandiéndose desde un plasmacaliente y uniforme, y enfriándose para formar la intrincada red cósmica que ahora podemos ver a través de nuestros telescopios. Para asumir la homogeneidad y la isotropía en todas partes, primero se debe promediar sobre diferencias insignificantes y más pequeñas, como planetas enteros e incluso galaxias. El principio cosmológico es, pues, un principio estadístico: es verdadero solo si lo aplicas a escalas suficientemente grandes.

Pero incluso entonces, puede que no sea cierto. El Universo no necesita ser homogéneo; La teoría de la gravedad de Albert Einstein funciona bien si no lo es, y la gravedad hace que las estructuras crezcan con el tiempo, exagerando las pequeñas diferencias iniciales. (Ya sea que estas diferencias iniciales provinieran de las “fluctuaciones cuánticas” de las partículas virtuales que entran y salen de la existencia, o alguna otra teoría más extraña, no está resuelto).

Así que los científicos se quedan en un estado de aceptación vacilante. El principio cosmológico es fundamental para la forma en que describimos la evolución del Universo, pero hasta ahora no hemos podido demostrar que sea necesariamente cierto. Los intentos de medir si el Universo es homogéneo, o en qué escala se vuelve homogéneo, se han encontrado conresultadosmixtos. Pero se ha observado una isotropía cosmológica: la radiación del Fondo de Microondas Cósmico, emitida desde todas partes del Universo unos cientos de miles de años después del Big Bang, es isótropa a una parte en 100,000. De manera análoga, nuestra nave en el océano podría ver pequeñas diferencias, como pequeñas olas entrecortadas, pero la vista es en gran medida isotrópica.

Ahora, es posible obtener isotropía sin homogeneidad. Para un observador en el centro de una distribución esférica de la materia, las cosas parecen iguales en todas las direcciones, pero tal distribución no tiene por qué ser homogénea. Sin embargo, muchos cosmólogos se contentan con creer que existe homogeneidad en alguna escala, ya sea que se haya medido o no, porque con la ayuda de un principio filosófico no empírico, la homogeneidad se sigue lógicamente de la isotropía.

Esto se conoce como el principio copernicano, que establece que no hay observadores privilegiados: no estamos en un lugar especial en el Universo, y el centro es ciertamente un lugar muy especial. Según este principio, el Universo debe ser isotrópico en todas partes, desde todos los puntos de vista y no solo el nuestro, y para que eso sea cierto, el Universo también debe ser homogéneo. Si cada barco ve una vista que parece isotrópica, no debe haber tierra para que las cosas se vean diferentes, por lo que el océano debe ser el mismo en cada ubicación.

El principio copernicano ha sido tan aceptado en la cosmología que muchos científicos lo confunden con el principio cosmológico, o simplemente lo toman como un hecho, incluso en los libros de texto. Para ser justos, el principio cosmológico puede verse como una versión más general del copernicano, ya que en un universo homogéneo e isotrópico, no hay observadores privilegiados ni lugares especiales en ningún lugar. Sin embargo, el principio cosmológico puede probarse explícitamente, mientras que el principio copernicano adopta una creencia de cómo es el Universo, sin recurrir a datos empíricos. También es una noción claramente moderna; a lo largo de la mayor parte de la historia humana, las personas no han tenido ningún problema en creer que la Tierra estaba en el centro de las cosas.

El significado de estas posiciones en la cosmología es solo una de las formas en que la disciplina se apoya en los argumentos filosóficos. Al igual que la astronomía, el estudio de los objetos celestes, la cosmología solo puede realmente probar sus teorías a través de la observación, en lugar de la experimentación. No podemos realizar experimentos en todo el Universo, como tampoco podemos explotar una estrella en un laboratorio. (Incluso si pudiéramos explotar una estrella en un laboratorio, uno podría tomar la posición filosófica que no deberíamos). Pero mientras los astrónomos construyen telescopios para observar millones de galaxias o mil millones de estrellas, solo hay un Universo (o, por decirlo, solo un multiverso). Además, estamos atrapados con un punto de vista en él, y podemos observar solo un volumen limitado (aunque muy grande) del Universo. Estas limitaciones significan que las elecciones filosóficas siempre jugarán un papel en la construcción y prueba de las teorías cosmológicas.

Además de las cuestiones de método, el contenido de la cosmología plantea cuestiones filosóficas sobre la naturaleza de la existencia. La cosmología se ocupa de los inicios, de la manera más fundamental posible. ¿Comenzó el Universo en la singularidad inicial del Big Bang? ¿El tiempo en sí? (¿Y esa pregunta tiene sentido?) ¿O las singularidades, puntos del infinito localizados, como los agujeros negros, representan un problema con nuestras teorías? Tal vez deberíamos preferir las cosmologías cíclicas, en las cuales el Big Bang fue precedido por la desaparición de algún universo pasado, del cual nació nuestro propio Universo. Y si no es posible reproducir las condiciones del Universo primitivo, si estas altas energías son inaccesibles para cualquier acelerador de partículas posible que podamos construir, ¿cómo podemos abordar estos enigmas?

No es necesariamente el trabajo del cosmólogo reflexionar o responder a tales preguntas, como tampoco lo es el trabajo de un filósofo de la ciencia para llegar a una “teoría de todo”. Pero los cosmólogos podrían beneficiarse de una colaboración más dispuesta con sus compañeros de viaje filosóficos. Con tantos científicos atascados en teorías como la falsificaciónpopperiana, y como los físicos de partículas y los cosmólogos se meten en un fangoso razonamiento antrópico sobre los multiversos, seguramente podríamos usar algo de ayuda. El número creciente de iniciativas de filosofía de la cosmología podría ser una señal de que la perspectiva está mejorando, a pesar de los que odian. El ejemplo del principio cosmológico nos recuerda que la cosmología está llena de elecciones filosóficas, nos demos cuenta o no.

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