Las sutilezas de la ciencia

La ciencia suele avanzar a trav¨¦s de un esfuerzo continuado por encontrar modelos matem¨¢ticos te¨®ricos que expliquen realidades f¨ªsicas. En general, el camino no es f¨¢cil y requiere un proceso iterativo desde el cient¨ªfico te¨®rico, que dise?a el modelo que debe explicar el fen¨®meno, al investigador que al aplicar el modelo a la realidad encuentra desajustes dif¨ªciles de encajar. Con el resultado de los experimentos, el cient¨ªfico te¨®rico puede modificar el modelo para que se ajuste m¨¢s a la realidad que comprobar¨¢ con sus experimentos el cient¨ªfico experimental. Y as¨ª sucesivamente.

La historia de los descubrimientos cient¨ªficos est¨¢ plagada de estos procesos iterativos, que en muchos casos han durado siglos, y que han permitido el enunciado de las leyes que integran los diferentes tratados de ciencias naturales. Recordemos las dificultades de Ptolomeo al intentar explicar el movimiento de los astros por considerar la Tierra en una posici¨®n fija. Fue preciso que Cop¨¦rnico propusiera el movimiento de ¨¦sta alrededor del Sol para que posteriormente, con la ley de la gravedad de Newton, Laplace desarrollara el modelo matem¨¢tico te¨®rico que permite determinar con precisi¨®n la posici¨®n y movimiento de los astros. Sin este modelo ser¨ªa muy dif¨ªcil controlar las naves y sat¨¦lites artificiales.

En muchos casos, posiblemente en la mayor¨ªa de ellos, los desajustes de la realidad f¨ªsica respecto del modelo te¨®rico son muy dif¨ªciles de percibir, son simplemente una sutileza, un orden de magnitud casi despreciable. Pero precisamente en esta dificultad, en esta sutileza, es donde radica la grandeza de la ciencia. Los seres humanos hemos tenido la suerte de poder reflexionar, de buscar explicaci¨®n a las dificultades y finalmente encontrar la ley que invariablemente nos explique el fen¨®meno, siempre que ¨¦ste aparezca.

Un ejemplo de sutileza experimental hasta ahora inexplicable, que podr¨ªa requerir una modificaci¨®n de la ley de la gravedad de Newton, lo encontr¨® un grupo de cient¨ªficos (Anderson, Laing, Lau, Turyshev) del Jet Propulsion Laboratory, JPL, de California, al estudiar en detalle los datos Doppler de las sondas Pioneer 10 y 11 que fueron lanzadas hace unos treinta a?os (1972 y 1973) y van alej¨¢ndose del sistema solar en trayectorias espirales. La Pioneer 10 est¨¢ a una distancia de unos 12.000 millones de kil¨®metros, y env¨ªa una se?al de unos 8 vatios, que no podr¨ªa encender ni una linterna de bolsillo. Esta se?al tarda unas 12 horas en llegar a la Tierra a la velocidad de la luz.

El c¨¢lculo preciso de la ¨®rbita de una nave espacial debe tener en cuenta, adem¨¢s de las fuerzas debidas a los campos gravitatorios, fuerzas de origen no gravitatorio tales como la presi¨®n del viento solar o las fuerzas producidas por los generadores interiores de la nave. Usando los datos de las Pioneer 10 y 11, el grupo de cient¨ªficos del JPL ha mantenido un c¨¢lculo preciso de las trayectorias de las dos sondas. Pero a principios de los a?os ochenta, cuando la presi¨®n solar sobre estas naves era despreciable, estos cient¨ªficos identificaron una diminuta fuerza inexplicable que manten¨ªa una liger¨ªsima aceleraci¨®n constante hacia el Sol. Las sondas Pioneer son como peonzas que se estabilizan por rotaci¨®n sobre un eje, no requieren de ning¨²n reactor de gas para estabilizarse; solo el peque?o generador de plutonio, que le ha suministrado estos pocos 8 vatios durante los 30 a?os de su existencia, puede tener alguna intervenci¨®n activa en esta anomal¨ªa sutil.

Despu¨¦s de tantos a?os de c¨¢lculo y de haber tenido en cuenta todas las posibles anomal¨ªas, han llegado a la conclusi¨®n de que a¨²n hay una inexplicable aceleraci¨®n an¨®mala en la sondas, muy sutil, del orden de ?una cien millon¨¦sima! de cent¨ªmetro por segundo al cuadrado. Los cient¨ªficos han sugerido unas cuantas explicaciones a esta anomal¨ªa entre las que destacan dos. Quiz¨¢ una fuerza desconocida de origen cosmol¨®gico. Tambi¨¦n puede especularse con una Din¨¢mica Newtoniana Modificada, como propuso hace a?os Mordehai Milgrom, en la que la fuerza gravitatoria modifica su ley a gran distancia: en lugar de decrecer inversamente proporcional al cuadrado de la distancia puede que s¨®lo disminuya inversamente proporcional a estas largas distancias. ?Tendremos que modificar la Ley de Newton para los futuros viajes interestelares?

Andr¨¦s Ripoll es acad¨¦mico de la Academia de Ingenier¨ªa y de la International Academy of Astronautics.