La complejidad es tu enemigo: cualquiera puede hacer algo complicado. Es difícil hacer algo simple – Richard Branston

Hace ya bastante tiempo que conozco la siguiente frase, atribuída a Ernest Rutherford [1]:

Toda la ciencia es física o filatelia

Con esta frase uno quiere decir que la única ciencia “pura” sería la física, mientras que el resto de las ciencias se dedicarían simplemente a recolectar casos (los “sellos”) e inferir leyes utilizándolos como base. Como podréis imaginar, esta opinión no le grangea a uno muchos amigos fuera de la física.

Si seguimos este hilo lógico, en realidad uno se encuentra con la visión que expuso Randall Munroe en su cómic XKCD, en una tira titulada “Pureza”:

Los físicos piensan que su ciencia es la más “pura”… olvidándose de los matemáticos (imagen tomada de la traducción de Gabriel Rodriguez Alberich al español de XKCD, originalmente escrito por Randall Munroe)

Sin embargo, con el tiempo he ido poco a poco moderando mi visión acerca de la ciencia, su “pureza”, y los diferentes modos que tenemos de obtener conocimiento a través del método científico. Al final, el método científico nos permite generalizar lo que sabemos sobre un sistema, mediante la construcción de leyes (a ser posible, simples), basándonos en la experimentación y el razonamiento (generalmente matemático).

Una de las diferencias más grandes entre las diferentes ciencias es la precisión con que uno puede hacer predicciones sobre el sistema. Usualmente los sistemas más simples dan lugar a predicciones más precisas y al contrario, los sistemas más complejos son más dificiles de modelar, y uno tiene que recurrir a aproximaciones que, casi siempre, aumentan la incertidumbre en los modelos. ¡La única razón por la que en la física podemos tener resultados tan “puros” es porque nos dedicamos a estudiar los sistemas más simples que existen!

Además, la experimentación se lleva a cabo bajo unas ciertas condiciones, que en principio limitan el ámbito de aplicación de las leyes. Idealmente, estas construcciones nos permiten predecir con un cierto grado de certeza que ocurrirá en el sistema que estudiamos en condiciones diferentes a las que hemos estudiado con anterioridad, pero esto no está completamente claro hasta que más experimentos se llevan a cabo que lo confirmen.

El caso es que el otro día estaba leyendo un artículo titulado “More is different” [2] (literalmente “Más es diferente”), escrito por el premio Nobel Philip  W. Anderson, en el que nos expone su idea de que las diferentes ciencias son en realidad el estudio de la naturaleza atendiendo a los diferentes grados de complejidad [3].

En este artículo, Anderson argumenta que la hipótesis reduccionista no implíca de ningún modo la hipótesis constructivista: esto es, que nuestra capacidad de reducir el conocimiento unas cuantas leyes simples no quiere decir que seamos capaces de utilizar esas leyes para reconstruir todo lo que ocurre en el universo.

Cuando intentamos “construir” conocimiento sobre sistemas más complicados, uno se da de bruces con los problemas de la escala y la complejidad. Esto es, cuando uno intenta describir el comportamiento de un conjunto de muchos “sistemas simples”, el resultado no se puede obtener de modo simple a partir de las propiedades de estos sistemas sencillos. Esto da lugar a una jerarquía en la que cada nivel de complejidad da lugar a comportamientos que requieren de un estudio que es tan fundamental en cada nivel como cualquier otro.

De este modo podemos organizar las ciencias de acuerdo con el principio “Los elementos fundamentales de la ciencia X obecen las leyes de la ciencia Y”. Por ejemplo, los elementos fundamentales de la física de estado sólido o sistemas a muchos cuerpos (átomos, electrones,…) obedecen a la física de partículas elementales; los bloques fundamentales de la química obedecen a las reglas de los sistemas de muchos cuerpos; la biología a los de la química, etc.

Pero esto no quiere decir que, por ejemplo, la biología sea solo química aplicada. Si uno intenta obtener desde “primeros principios” (por ejemplo, utilizando las ecuaciones del modelo estandard) las costumbres migratorias de las aves, lo va a tener bastante complicado. ¡Incluso describir reacciones químicas sencillas utilizando el modelo estandar de física de particulas puede ser muy dificil! En cada uno de estos niveles se requieren nuevas generalizaciones, conceptos y leyes que no son concebibles si uno mira solo a los sistemas más elementales, y su estudio requiere tanta “inspiración y creatividad” como los de niveles anteriores.

La naturaleza es muy rica, y si queremos aprender sobre ella, ya sea por puro placer, o para obtener beneficio de este conocimiento, necesitamos de herramientas diferentes para estudiar sus diferentes ámbitos. Las ciencias comparten el modo en que abordan los problemas, y es este método el que hace que el conocimiento que de ellas derivamos haya avanzado tanto y sea tan sólido. Es por eso que no podemos despreciar unas ciencias u otras por su “pureza” o falta de ella, porque el estudio de diferentes grados de complejidad requiere diferentes herramientas, que (dependiendo del grado de desarrollo de la ciencia) dan lugar a resultados más o menos precisos, pero igualmente valiosos. Lo importante es que en este estudio se utilicen las herramientas necesarias con rigor, y que sepamos las limitaciones de cada acercamiento.

Debo dar las gracias a la Agencia Europea por su ayuda con la beca Marie Skłodowska–Curie número 658258, a través del programa de investigación e innovación Horizonte 2020, que me facilita el poder llevar a cabo mi investigación y divulgar la ciencia. Esta entrada refleja solo mi opinión, y la Agencia no es responsable del uso que se haga con la información que contiene.

——- Referencias y Notas
[1] Citada en Rutherford en Manchester (1962) de J. B. Birks.

[2] P. W. Anderson, “More is Different”, Science 177, 393 (1972)

[3] A Philip Anderson le dieron el Nobel de física en 1977 por el estudio de sistemas magnéticos y desordenados, y es conocido por el estudio de fenómenos emergentes