miércoles, 6 de marzo de 2024

Feynman y la tensión entre la rigurosidad y la pedagogía - Tomás Sánchez Sánchez-Pastor

Capítulo 52

Feynman y la tensión entre la rigurosidad y la pedagogía.
(Por Tomás Sánchez Sánchez-Pastor)






Concedo tu pasión por la ciencia, les dice,
pero haz que tu ciencia sea humana”.

David Hume.


Hablar únicamente de las aportaciones que hizo Feynman a la Física Teórica sería quedarse corto. Si bien es cierto que era brillante científicamente, también lo era divulgando, al nivel que sus clases se llegaron a emitir en la BBC. En paralelo, se escribieron y editaron las famosas Feynman Lectures on Physics: una recopilación de los apuntes que sus alumnos tomaban en clase y que han pasado a la historia como una de las mejores obras de la Física.

Lo que hace únicas y en cierta manera revolucionarias a las Lectures, es que las explicaciones de Feynman son muy conceptuales e inevitablemente, muy poco matemáticas. Lo habitual en los libros de Física es perderse en demostraciones infinitas, en las que acabas perdiendo el hilo de qué querías demostrar exactamente, y muchas de las explicaciones hacen más referencia al aparataje matemático que se está usando que a la propia naturaleza física del tema en sí. Por el contrario, Feynman destaca por ser más físico que matemático, por sacrificar la rigurosidad en pos de la pedagogía de las teorías que manejamos en Física. Se podría decir que Feynman fue el primer híbrido entre el divulgador y el profesor académico de universidad, ya que era capaz de desarrollar Física de Premio Nobel y, además, de transmitirlo por la televisión a espectadores sin ninguna formación científica previa1.

El personaje de Feynman es perfecto para hablar acerca de la tensión entre rigurosidad y pedagogía, a saber, si es posible explicar algo –en este caso ciencia– a un público general sin caer en inexactitudes y analogías falsas. Por un lado, echando un vistazo al contenido científico en internet y redes sociales, es común encontrar noticias científicas que priorizan el clickbait a decir la verdad, a científicos corrigiendo esas mismas noticias para que los lectores no se lleven una idea equívoca y a divulgadores que pretenden enseñar conceptos duros de digerir en tan solo tres minutos. Sin desestimar el valor que genera la buena divulgación en la democratización del conocimiento, esto sucede no tanto por culpa de los periodistas y divulgadores en sí, sino por la estructura de producción en la que están envueltos. Las redes sociales y el sistema socioeconómico centrado en la atención priman la cantidad; lo importante no es tanto que el contenido esté bien escrito y fundamentado como que el lector pase el mayor de tiempo posible clicando en las noticias. Esta estructura fuerza, en cierta medida, a no aprender los temas de una manera calmada y profunda si no rápida y superficialmente. El divulgador está obligado a producir mucho contenido sin tiempo para leer demasiado, y el lector a consumir mucho sin tiempo para discernir si lo que está leyendo es de calidad o no. Esto ocurre porque, en la mayor parte de los casos, el lector ejerce su derecho a leer en su tiempo libre –que ya de por sí es escaso– donde está sobrepasado por otros estímulos audiovisuales más absorbentes y adictivos que minan su tiempo de concentración.

En contraposición, el estilo académico-universitario de Feynman es prácticamente el inverso: impartía clases magistrales de más de una hora de duración sobre los entresijos formales y fundacionales de cada concepto. Esas clases estaban inmersas en un plan de estudios de varios años que, además, estaba en estrecho diálogo con el resto de asignaturas. También se atrevía con los temas filosóficos de la Física, aun habiendo dicho en cierto momento que:

La filosofía de la ciencia es tan útil para los científicos como la ornitología para los pájaros2.

En sus Lectures hablaba de la diferencia entre las leyes y los principios, así como de los métodos que usan las ciencias para conocer la realidad natural existente. En definitiva, Feynman es el ejemplo del buen divulgador porque conocía las entrañas de su ciencia a tal nivel que era libre de elegir las analogías y experimentos mentales idóneos para explicar sin perder rigurosidad3. Sus Lectures son libros estructurados y autoconsistentes en los que no enseña únicamente conceptos llamativos desconexos sino también, una matriz conceptual de cómo pensar en física.

La tensión entre rigurosidad y pedagogía es un problema que ya interesaba a los filósofos clásicos de la Grecia Antigua y que se ha ido desarrollando con el paso de los años. Heráclito, un filósofo griego presocrático del siglo V a. e. c. fue conocido como El Oscuro de Éfeso por su estilo críptico e interpretativo. Desarrolló la idea de que todo cambia para permanecer igual, que lo expresó con el aforismo de:

“Ningún hombre se baña dos veces en el mismo río”4,

y creía que el mundo se regía por el Logos, traducido históricamente como palabra/razón dentro de una argumentación, ya que sin palabras no hay discursos, ni argumentos, ni razón. El motivo por el que Heráclito tenía ese estilo no es otro que porque era un elitista intelectual; pretendía que sólo pudieran penetrar en sus textos las personas muy capacitadas. Para él, leer su obra es un viaje que culmina cuando lo aparentemente abstruso adquiere sentido, el verdadero saber es el premio que aguarda a las personas inteligentes que saben descifrar e interpretar sus enigmas5.

Aproximadamente un siglo después de la muerte de Heráclito aparece una mención a su oscuridad en los libros que dedicó Aristóteles a la retórica6. La retórica es el arte de persuadir con el habla, del convencimiento de los otros teniendo en cuenta quién es el receptor y quién el emisor. Aristóteles entendió que un discurso produce más efecto por su expresión que por su contenido, nada más lejos que lo comentado anteriormente sobre la divulgación científica. Sus libros son un primer curso de cómo hablar correctamente en cada situación. Particularmente, en el tercer libro, Aristóteles critica la siguiente frase de Heráclito:

“De este logos que existe siempre son desconocedores los hombres”.

Ejemplificando el modo ambiguo del uso del adverbio “siempre”, resaltando la dificultad de saber si acompaña a la primera parte de la frase: “De este Logos que existe siempre”, o a la segunda: “siempre son desconocedores los hombres”. De cualquier manera, Aristóteles se limitó a constatar tal ambigüedad, lo que algunos historiadores y filólogos han interpretado que creía que Heráclito lo hizo deliberadamente. Colocó el adverbio justo entre las dos frases para hacer referencia a ambas y que su texto fuese más oscuro e interpretativo. Aunque desconozcamos la intención de Heráclito de colocar esa ambigüedad –porque puede que simplemente fuese un despiste–, el conocimiento busca los recovecos para crear algo donde antes no había nada, independientemente de la claridad de exposición.

Esta historia se repite de una manera similar con el desarrollo de la Física de Partículas de mediados de siglo XX en la que Feynman y Julian Schwinger tuvieron un papel esencial. Julian Schwinger era partidario de entender las interacciones entre las partículas elementales desde un punto de vista formal. Tan formal que no le gustaba ni siquiera hablar de partículas, si no de campos cuánticos y de su álgebra matemática basada en argumentos de simetrías. Realizó unos cálculos matemáticos sobre el momento magnético anómalo del electrón que al comprobarse experimentalmente se ha llevado el premio –aún vigente– a la predicción más precisa en toda la historia de la ciencia7.  El único problema es que nadie entendía sus cálculos.

Feynman dio luz a sus cálculos gracias a esa intuición y habilidad para dibujar las ecuaciones en su cabeza. Creó una manera alternativa de llegar a los resultados de Schwinger a través de lo que se conocen como Diagramas de Feynman (ver figura 1).

Fig.1 Diagrama de Feynman de la interacción entre un electrón y su antipartícula, el positrón. Las dos partículas al encontrarse en el espacio se aniquilan y crean un fotón γ de luz, que posteriormente vuelve a producir un par electrón-positrón. Cada línea y vértice del diagrama tiene asociado un término matemático. Las líneas externas representan partículas reales mientras que las internas virtuales, que sólo viven un periodo de tiempo muy corto.


Los diagramas de Feynman son representaciones esquemáticas de las interacciones entre las partículas elementales en los que cada tramo del dibujo hace referencia a un término matemático, cuando se juntan todos los términos del dibujo se obtienen las amplitudes de transición8 del proceso en cuestión. En el ejemplo del dibujo, la amplitud de transición es:


Donde a pesar de no tener ni la más remota idea de qué significa cada símbolo matemático, si se ordenan correctamente, cualquiera sin necesidad de una formación matemática extensa, obtendría el mismo resultado que obtuvo Schwinger. La visión oscura y formal de Swinger9 y la didáctica de Feynman, aunque muy distintas, son completamente equivalentes. Por ello ambos ganaron el premio por sus contribuciones a la Electrodinámica Cuántica –QED, por sus siglas en inglés– junto a Tomonaga. El esfuerzo por parte de Feynman de divulgar al resto de la comunidad científica los resultados de Schwinger sirve actualmente a los investigadores para calcular procesos relacionados con medicina nuclear, aceleradores de partículas como el CERN e incluso rayos cósmicos que inciden en la atmósfera constantemente. Ciencia que va desde lo microscópico hasta lo macroscópico.

Así pues y siguiendo con el ejemplo anterior, la divulgación científica es más valiosa para los que ya están bien formados en ciencia que para los no iniciados. Generalmente, durante el estudio universitario se lleva un ritmo frenético que no deja mucho hueco a profundizar e interiorizar en los detalles como a uno le gustaría. Al pasar los años y tomar distancia con esa época, se encuentra en la divulgación las explicaciones sencillas que cree que le deberían haber enseñado, tomando el camino contrario desde la teoría más áspera y rigurosa hasta los ejemplos sencillos que le hacen entender por fin la materia. Así, conecta todos los niveles de abstracción. Desgraciadamente, este es un camino que sólo puede hacerse en un sentido, ya que, quien sólo consume divulgación encuentra un muro a la hora de profundizar en la disciplina que no puede traspasar.

Leí no hace mucho tiempo en mis investigaciones particulares de Física que la ciencia no es un negocio de apilar enunciados verdaderos, si no de conceptos útiles y modelos que nos proporcionen cierto poder predictivo, y que para que una idea sea útil debe primero ser capaz de grabarse en tu mente de una manera conceptualmente firme10, y no puedo estar más de acuerdo. En muchas ocasiones los físicos teóricos enaltecen su negocio como un conocimiento puramente formalizante y cierto, entendiendo la verdad como algo casi lógico. Pero esta noción es más matemática que física y aunque se defienda que la matemática es lo más cercano a la lógica, muchas veces lo claro sale oscuro. Un argumento puramente matemático es, en general, menos claro que uno retórico y expositivo porque la manera en la que el conocimiento se cristaliza en el cerebro no es siempre el más lógico, si no el mejor expuesto. Las matemáticas, al estar llenas de tecnicismos, oscurecen de manera inevitable los argumentos; para entender bien esas explicaciones hay que aprender primero la lengua en la que se articulan, elitizando aún más el aprendizaje de las ciencias. La Física no se puede reducir a su lenguaje –las matemáticas– ya que los principios fundamentales a partir de los cuales se generan todas las teorías y modelos no son demostrables, van más allá de sí misma, son metafísicos, como el Principio de Causalidad. Y si me apuras, ni siquiera las matemáticas son demostrables al cien por cien por el Principio de Incompletitud de Gödel11. Las mayores revoluciones científicas no se han dado por grandes desarrollos lógicos sino creativos, casi artísticos, tal y como decía Einstein, el padre de una de las grandes revoluciones científicas del siglo pasado.

En última instancia, la divulgación trata de sacar a las ciencias de su secular reclusión en universidades y centros de investigación, de ese ambiente técnico y arduo que refuerza la idea del científico como un ser extramundano, que sobrevuela a distancia la realidad. De esta manera, las ciencias se encuentran ajenas al elemento corrector que supone la sociedad. El trabajo de humanizarlas no aspira a sustituir lo difícil y abstruso en beneficio de lo fácil y obvio, sino de entender la responsabilidad que las ciencias tienen con la cultura y alcanzar un equilibrio, con cuidado de no dejarla vendida a la concepción productivista de la creación de contenido. En este contexto, Feynman y sus Lectures son una muestra perfecta de este equilibrio y nos marcan un camino a seguir; la claridad en las ciencias es un concepto retórico y/o psicológico, lo que tampoco nos exime de intentar encontrar ese punto medio entre la rigurosidad y la pedagogía. 




Notas:
1 Es curioso que uno de los mejores profesores de universidad de la época no innovase educativamente en nada, sino que diese las clases magistrales de toda la vida.
2 Incluso los genios se contradicen en algún momento.
3 Es el ritmo contemplativo, al contrario del ritmo productivo, que desarrolla el filósofo Byung Chul Hang en su ensayo: Vida Contemplativa, Taurus, Madrid, 2023.
4 Panta rei (Πάντα ῥεῖ; Todo fluye).
5 Francesc Casadeús Bordoy, Heráclito, el profeta del Logos, SÍNTESIS, Madrid, 2007.
6 Aristóteles, Retórica III 5, 1047 b, Alianza, Madrid, 2021.
7 Error entre teoría y experimento de hasta 12 cifras decimales (0.000000000001).
8 Las amplitudes de transición representan la probabilidad de que un proceso físico ocurra y se obtienen a partir de la suma de las amplitudes de todos los diagramas de Feynman posibles para un proceso dado. Se usan también para calcular la vida media de partículas inestables, así como la tasa y distribución angular de las partículas finales en una colisión, como ocurre en los aceleradores de partículas.
9 Schwinger llegó a reconocer el trabajo de Feynman diciendo célebremente que: los diagramas de Feynman habían acercado sus cálculos al mainstream.
11 El principio de incompletitud demuestra que en las matemáticas hay axiomas que no son demostrables, por lo que hay una decisión humana no-estrictamente lógica detrás de esas elecciones.




Tomás Sánchez Sánchez-Pastor.
Físico Nuclear por la Universidad Complutense de Madrid (UCM).


Créditos Música:
414 3.27
Jul by Scott Buckley | https://soundcloud.com/scottbuckley
Creative Commons / Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/



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