Un físico subversivo y el cambio climático

Freeman Dyson fue un famoso físico inglés nacido en 1923 y fallecido hace dos años a la edad de 96 años. Estudió en la universidad de Cambridge donde al terminar la guerra se graduó en Matemáticas.

Su amigo, el neurólogo y escritor, Oliver Sacks dijo sobre Dyson: "La palabra favorita de Freeman sobre la ciencia y creatividad es la palabra subversivo. Él siente que no es importante ser ortodoxo, sino subversivo, y es lo que ha hecho toda su vida."

Se desplazó a los EEUU estableciéndose en la universidad de Birmingham primero, en  la de Cornell después y finalmente en 1953 en el Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, Nueva Jersey donde permanecería 60 años.

Dyson fue una de las principales personalidades de la física a nivel mundial, participó en varios proyectos de gran importancia como el Proyecto Orión y el reactor nuclear Triga. También trabajó en una variedad de temas en matemáticas, como topología, análisis, teoría de números y matrices aleatorias. Su contribuciones a la física son innumerables. Invito a la audiencia a consultar su copiosa trayectoria en las enciclopedias disponibles en la red.  En este video específicamente nos referiremos a sus opiniones sobre el cambio climático.

Primera parte

En una de sus tantas conferencias Freeman Dyson relataba que en los años sesenta, el experto en dinámica de fluidos Syukuro Manabe estaba ejecutando modelos climáticos globales en

la supercomputadora del Laboratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos en Princeton.

Los modelos los ejecutaba con dióxido de carbono con cantidades variables en la atmósfera y en la salida de la computadora sus modelos mostraban un aumento de la temperatura promedio de suelo, algo que 50 años más tarde pasó a llamarse calentamiento global

Munabe les dijo a todos que no creyeran los números. Pero los políticos en Washington creyeron. Querían números, él les dio números, así que naturalmente creyeron en los números.

No era descabellado que los políticos creyeran en las cifras de Manabe. La política y la ciencia son dos juegos muy diferentes. En ciencia, se supone que no debes creer los números hasta que hayas examinado la evidencia cuidadosamente. Si la evidencia es dudosa, un buen científico suspenderá el juicio. En política, se supone que debes tomar decisiones. Los políticos están acostumbrados a tomar decisiones basadas en evidencia inestable. Tienen que votar sí o no, y generalmente no pueden darse el lujo de suspender el juicio. Los números de Manabe eran claros y simples. Dijeron que si el dióxido de carbono aumenta, el planeta se calentará. Así que era razonable que los políticos les creyeran. No es lo mismo creer para un político que creer para un científico.

Los números de Manabe no eran fiables porque sus modelos informáticos no simulaban realmente los procesos físicos que tenían lugar en la atmósfera. Una y otra vez dijo que su propósito cuando ejecutaba modelos informáticos no era predecir el clima sino comprenderlo. Pero nadie escuchó. Todos pensaron que estaba prediciendo el clima, todos creyeron sus números. Y aquí estamos todavía.

Segunda parte

La biosfera de la tierra contiene cuatro reservorios de carbono: la atmósfera, el océano, la vegetación y el suelo. Los cuatro reservorios son de tamaño comparable, por lo que el problema del clima se mezcla inevitablemente con los problemas de la vegetación y el suelo. El entrelazamiento entre los cuatro embalses es tan fuerte que no tiene sentido considerar solo la atmósfera y el océano. Los modelos informáticos de la atmósfera y el océano, incluso si pueden hacerse fiables, dan, en el mejor de los casos, una visión parcial del problema. Los grandes efectos de la vegetación y el suelo no pueden calcularse, pero deben observarse y medirse.

La forma en que habitualmente se presenta el problema al público es seriamente engañosa. Se hace creer al público que el problema del dióxido de carbono tiene una sola causa y una sola consecuencia. La única causa es la quema de combustibles  (fósiles), la única consecuencia es el calentamiento global. En realidad hay múltiples causas y múltiples consecuencias. El dióxido de carbono atmosférico que impulsa el calentamiento global es solo la cola del perro. El perro que mueve la cola es la ecología global: bosques, granjas y pantanos, así como centrales eléctricas, fábricas y automóviles. Y el aumento de dióxido de carbono en la atmósfera tiene otras consecuencias que pueden ser al menos tan importantes como el calentamiento global: aumentar el rendimiento de los cultivos y el crecimiento de los bosques, por ejemplo. Para manejar el problema de manera inteligente, necesitamos comprender todas las causas y todas las consecuencias.

Tercera parte

Para resumir lo que hemos aprendido desde entonces, Dyson nos da buenas noticias y malas noticias. La buena noticia es que por fin se está haciendo un gran esfuerzo en las observaciones locales. Las observaciones locales son laboriosas y lentas, pero son esenciales si alguna vez queremos tener una imagen precisa del clima. La mala noticia es que los modelos climáticos en los que se invierte tanto esfuerzo no son confiables porque todavía usan factores de simulación en lugar de la física para representar cosas importantes como la evaporación y la convección, las nubes y la lluvia.

Además de la prevalencia general de los factores engañosos, los modelos climáticos más recientes y más grandes tienen otros defectos que los hacen poco confiables. Con una excepción, no predicen la existencia de El Niño. Dado que El Niño es una característica importante del clima observado, cualquier modelo que no pueda predecirlo es claramente deficiente. Las malas noticias no significan que los modelos climáticos sean inútiles. Son, como decía Manabe hace treinta años, herramientas imprescindibles para entender el clima. Todavía no son herramientas adecuadas para predecir el clima. Si perseveramos pacientemente en observar el mundo real y mejorar los modelos, llegará el momento en que seremos capaces tanto de comprender como de predecir. Hasta entonces, debemos seguir advirtiendo a los políticos y al público: no crean en los números solamente porque salen de una supercomputadora.

Freeman J. Dyson, profesor emérito de física en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, Nueva Jersey, recibió el premio APS Joseph Burton Forum de 1999 y es autor de varios libros sobre ciencia para el público en general. El más reciente es El sol, el genoma e Internet, que se publicará este año.

Necesitamos herejes en ciencia

Traducido de Freeman Dyson

La ciencia es imprevisibilidad organizada.

Mi primera herejía dice que todo el alboroto sobre el calentamiento global es extremadamente exagerado. Aquí me opongo a la santa hermandad de expertos en modelos climáticos y la multitud de ciudadanos engañados que creen en los números predichos por los modelos de computadora. 
Por supuesto, dicen, no tengo un título en meteorología y, por lo tanto, no estoy calificado para hablar. Pero he estudiado los modelos climáticos y sé lo que pueden hacer. Los modelos resuelven las ecuaciones de la dinámica de fluidos y hacen un muy buen trabajo al describir los movimientos fluidos de la atmósfera y los océanos. Hacen un trabajo muy pobre al describir las nubes, el polvo, la química y la biología de campos, granjas y bosques. 
Están muy lejos de describir el mundo real en el que vivimos. El mundo real es fangoso y está lleno de cosas que aún no comprendemos. Es mucho más fácil para un científico sentarse en un edificio con aire acondicionado y ejecutar modelos de computadora, que ponerse ropa de invierno y medir lo que realmente está sucediendo afuera en los pantanos y las nubes. Es por eso que los expertos en modelos climáticos terminan creyendo sus propios modelos.

1. La necesidad de herejes

En el mundo moderno, la ciencia y la sociedad a menudo interactúan de manera perversa. Vivimos en una sociedad tecnológica, y la tecnología causa problemas políticos. Los políticos y el público esperan que la ciencia brinde respuestas a los problemas. A los expertos científicos se les paga y se les anima a dar respuestas. El público no tiene mucho uso para un científico que dice: "Lo siento, pero no sabemos". El público prefiere escuchar a los científicos que dan respuestas confiables a las preguntas y hacen predicciones confiables de lo que sucederá como resultado de las actividades humanas. Ocurre que los expertos que hablan públicamente sobre cuestiones políticamente polémicas tienden a hablar con más claridad de lo que piensan. Hacen predicciones confiadas sobre el futuro y terminan creyendo sus propias predicciones. Sus predicciones se vuelven dogmas que no cuestionan. Se hace creer al público que los dogmas científicos de moda son ciertos, y a veces puede suceder que estén equivocados. Es por eso que los herejes que cuestionan los dogmas son necesarios.

Como científico, no tengo mucha fe en las predicciones. La ciencia es imprevisibilidad organizada. A los mejores científicos les gusta organizar las cosas en un experimento para que sean lo más impredecibles posible, y luego hacen el experimento para ver qué sucederá. Se podría decir que si algo es predecible, entonces no es ciencia. Cuando hago predicciones, no estoy hablando como científico. Estoy hablando como un contador de historias, y mis predicciones son de ciencia ficción en lugar de ciencia. Las predicciones de los escritores de ciencia ficción son notoriamente inexactas. Su propósito es imaginar lo que podría suceder en lugar de describir lo que sucederá. Estaré contando historias que desafíen los dogmas prevalecientes de hoy. Los dogmas que prevalecen pueden estar en lo cierto, pero aún deben ser desafiados. Estoy orgulloso de ser un hereje. El mundo siempre necesita herejes para desafiar las ortodoxias prevalecientes. Como soy hereje, estoy acostumbrado a ser una minoría. Si pudiera persuadir a todos para que estén de acuerdo conmigo, no sería un hereje.

Tenemos suerte de que podamos ser herejes hoy sin ningún peligro de ser quemados en la hoguera. Pero desafortunadamente soy un viejo hereje. Los viejos herejes no cortan mucho hielo. Cuando escuchas hablar a un viejo hereje, siempre puedes decir: "Lástima que haya perdido sus canicas", y seguir adelante. Lo que el mundo necesita son jóvenes herejes. Espero que una o dos de las personas que lean esta pieza llenen ese rol.

Hace dos años, estuve en la Universidad de Cornell celebrando la vida de Tommy Gold, un famoso astrónomo que murió a edad madura. Era famoso como un hereje, promocionaba ideas impopulares que solían ser correctas. Hace mucho tiempo, yo era un conejillo de indias en los experimentos de Tommy sobre el oído humano. Tenía una idea herética de que el oído humano discrimina el tono mediante un conjunto de resonadores sintonizados con realimentación electromecánica activa. Publicó un artículo explicando cómo debe funcionar el oído, [Gold, 1948]. Describió cómo las vibraciones del oído interno deben convertirse en señales eléctricas que retroalimentan el movimiento mecánico, reforzando las vibraciones y aumentando la nitidez de la resonancia. Los expertos en fisiología auditiva ignoraron su trabajo porque no tenía un título en fisiología. Muchos años más tarde, los expertos descubrieron los dos tipos de células ciliadas en el oído interno que realmente hacen la retroalimentación como Tommy había predicho, un tipo de célula capilar que actúa como sensores eléctricos y la otra especie que actúa como impulsores mecánicos. Los expertos tardaron cuarenta años en admitir que tenía razón. Por supuesto, sabía que él tenía razón, porque lo había ayudado a hacer los experimentos.

Más tarde en su vida, Tommy Gold promovió otra idea herética, que el petróleo y el gas natural en el suelo surgen de las profundidades del manto de la tierra y no tienen nada que ver con la biología. Una vez más, los expertos están seguros de que está equivocado, y él no vivió lo suficiente como para cambiar su forma de pensar. Apenas unas semanas antes de su muerte, algunos químicos de la Institución Carnegie en Washington realizaron un hermoso experimento en una célula de yunque de diamante, [Scott et al., 2004]. Mezclaron pequeñas cantidades de tres cosas que sabemos que existen en el manto de la tierra, y las observaron a la presión y temperatura apropiadas para el manto a unos doscientos kilómetros de profundidad. Las tres cosas eran carbonato de calcio, que es roca sedimentaria, óxido de hierro que es un componente de la roca ígnea y agua. Estas tres cosas están ciertamente presentes cuando una losa de suelo oceánico subducido desciende desde una profunda trinchera oceánica hacia el manto. El experimento mostró que reaccionan rápidamente para producir gran cantidad de metano, que es gas natural. Conociendo el resultado del experimento, podemos estar seguros de que existen grandes cantidades de gas natural en el manto a doscientos kilómetros de profundidad. No sabemos cuánto de este gas natural se abre camino a través de grietas y canales en la roca que lo cubre para formar los reservorios poco profundos de gas natural que ahora estamos quemando. Si el gas se mueve con la suficiente rapidez, llegará intacto a las regiones más frías donde se encuentran los depósitos. Si se mueve demasiado lento a través de la región caliente, el metano puede reconvertirse en roca carbonatada y agua. El experimento del Instituto Carnegie muestra que hay al menos una posibilidad de que Tommy Gold tenía razón y los depósitos de gas natural se alimentan desde las profundidades. Los químicos le enviaron un correo electrónico a Tommy Gold para contarle el resultado y le devolvieron el mensaje de que había muerto tres días antes. Ahora que está muerto, necesitamos más herejes para tomar su lugar.