Asunto:    Re: Pregunta sobre datación por edad
Fecha:       22 de agosto de 2006
Message-ID: ecdnb9$85b$1@skeeter.ucdavis.edu

AllanL escribió:

[...]
> Un argumento bastante popular que se repite constantemente en diversos
> foros es que tales métodos requieren una tasa constante de desintegración [...]

Permítanme abordar solo esta parte (tomando prestado libremente de mis publicaciones anteriores sobre el tema...).

Primero, la física del decaimiento radiactivo está bastante bien comprendida. En el caso del decaimiento alfa, el mecanismo subyacente simple es el túnel mecánico cuántico a través de una barrera de potencial. Encontrará una explicación simple en cualquier libro de texto elemental de mecánica cuántica; por ejemplo, los Principios de Mecánica Cuántica de Ohanian tienen un buen ejemplo de decaimiento alfa en la página 89. El hecho de que el proceso sea probabilístico y la dependencia exponencial con el tiempo, son consecuencias directas de la mecánica cuántica. (La dependencia del tiempo es un caso de la "regla de oro de Fermi" -- vea, por ejemplo, la página 292 de Ohanian.)

Un cálculo exacto de las tasas de desintegración es, por supuesto, considerablemente más complicado, ya que requiere una comprensión detallada de la forma de la barrera de potencial. En principio, esto es computable a partir de la cromodinámica cuántica, pero en la práctica el cálculo es demasiado complejo para realizarse en un futuro cercano. Sin embargo, existen aproximaciones fiables disponibles, y además la forma del potencial puede medirse experimentalmente.

Para la desintegración beta, la teoría fundamental subyacente es diferente; se comienza con la teoría electrodébil (por la cual Glashow, Weinberg y Salam ganaron su Premio Nobel) en lugar de la cromodinámica cuántica. Para la desintegración gamma, nuevamente se necesita la teoría electrodébil. En cada caso, sin embargo, la física subyacente está bien comprendida.

Como se describió anteriormente, el proceso de desintegración radiactiva se basa en propiedades bastante fundamentales de la materia. En particular, para explicar edades isotópicas antiguas en una Tierra joven mediante una desintegración acelerada, sería necesario un aumento de seis a diez órdenes de magnitud en las tasas de desintegración.

Ahora, las leyes fundamentales de la física, tal como las entendemos actualmente, dependen de aproximadamente 25 parámetros, como la constante de Planck h, la constante gravitacional de Newton G, y la masa y la carga del electrón, y un cambio en las tasas de desintegración radiactiva requeriría un cambio en una o más de estas constantes. La idea de que estas constantes podrían cambiar con el tiempo no es nueva, y ciertamente no está restringida a los creacionistas. El interés en esta pregunta fue impulsado por la "hipótesis de los grandes números" de Dirac. El "gran número" en cuestión es la relación entre la fuerza eléctrica y la fuerza gravitacional entre dos electrones, que es aproximadamente 10^40; no hay una explicación obvia de por qué tal número tan grande debería aparecer en la física. Dirac señaló que este número es casi igual a la edad del Universo en unidades atómicas, y sugirió en 1937 que esta coincidencia podría entenderse si las constantes fundamentales -- en particular, la constante gravitacional de Newton G -- variaban a medida que el Universo envejecía. La relación entre las interacciones electromagnéticas y gravitacionales sería entonces grande simplemente porque el Universo es viejo. Tal variación se encuentra fuera de la relatividad general ordinaria, pero puede incorporarse mediante una modificación bastante simple de la teoría. Otros modelos, incluida la teoría de Brans-Dicke de la gravedad y algunas versiones de la teoría de cuerdas supersimétricas, también predicen constantes físicas que varían.

Para ser francos, los físicos, en su mayor parte, no están interesados en las ridículas argumentaciones creacionistas. Pero sí lo están en preguntas fundamentales, como si las constantes físicas o las leyes cambian con el tiempo —especialmente si tales cambios son propuestos por un gran físico como Dirac. Como resultado, ha habido un gran esfuerzo experimental para buscar tales cambios. Un resumen agradable (técnico) es proporcionado por Sisterna y Vucetich, Physical Review D41 (1990) 1034 y Physical Review D44 (1991) 3096; una referencia más reciente es Uzan, Reviews of Modern Physics 75 (2003) 403, disponible electrónicamente en http://arxiv.org/abs/hep-ph/0205340. Entre los fenómenos que examinan están:

• búsquedas de cambios en el radio de Mercurio, la Luna y Marte (estos cambiarían debido a cambios en la intensidad de las interacciones dentro de los materiales de los que están formados);
• búsquedas de cambios a largo plazo ("seculares") en las órbitas de la Luna y la Tierra --- medidos al observar fenómenos tan diversos como eclipses solares antiguos y patrones de crecimiento de coral;
• datos de rango para la distancia desde la Tierra hasta Marte, utilizando la nave espacial Viking;
• datos sobre el movimiento orbital de un púlsar binario PSR 1913+16;
• observaciones de isótopos de larga vida que se desintegran por desintegración beta (Re 187, K 40, Rb 87) y comparaciones con isótopos que se desintegran por mecanismos diferentes;
• el reactor nuclear natural de Oklo (mencionado en otra publicación);
• búsquedas experimentales de diferencias en la atracción gravitacional entre diferentes elementos (experimentos tipo Eötvoș);
• líneas de absorción de cuásares (estructura fina y desdoblamientos hiperfinos);
• búsquedas de laboratorio de cambios en la diferencia de masa entre el mesón K0 y su antipartícula;
• búsquedas de evidencia geológica de desintegraciones "exóticas", tales como la doble desintegración beta del Uranio 238 o la desintegración del Osmio al Rutenio por emisión de electrones, que son imposibles con los valores actuales de las constantes físicas básicas pero se volverían posibles si estas cambiaran;
• comparaciones de laboratorio de relojes atómicos que dependen de diferentes procesos atómicos (por ejemplo, estructura fina vs. transiciones hiperfinas);
• análisis del efecto de variar "constantes" en la nucleosíntesis primordial en el Universo muy temprano.

Aunque no es obvio, cada una de estas observaciones es sensible a cambios en las constantes físicas que controlan la desintegración radiactiva. Por ejemplo, un cambio en la intensidad de las interacciones débiles (que gobiernan la desintegración beta) tendría efectos diferentes en la energía de enlace, y por lo tanto en la atracción gravitacional, de diferentes elementos. De manera similar, tales cambios en la energía de enlace afectarían el movimiento orbital, mientras que (de manera más directa) cambios en las intensidades de interacción afectarían los espectros que observamos en estrellas lejanas.

Las observaciones son una mezcla de pruebas de laboratorio muy sensibles, que no se remontan mucho en el tiempo pero son capaces de detectar cambios extremadamente pequeños, y observaciones astronómicas, que son algo menos precisas pero que se remontan en el tiempo. (Recuerde que los procesos que observamos en una estrella a un millón de años luz nos están contando sobre la física de hace un millón de años.) Mientras que cualquier observación individual está sujeta a debates sobre la metodología, los resultados combinados de un número tan grande de pruebas independientes son difíciles de contradecir.

El resultado general es que nadie ha encontrado ninguna evidencia de cambios en las constantes fundamentales, con una precisión de aproximadamente una parte en 10^11 por año. Existen algunas afirmaciones recientes y controvertidas de evidencia observacional de cambios en ciertas constantes (notablemente la "constante de estructura fina") en el Universo temprano, pero estas son minúsculas y tendrían efectos mínimos en las tasas de desintegración radiactiva.

Por lo tanto, la idea de que las tasas de descomposición puedan variar lo suficiente como para hacer una diferencia significativa en las mediciones de edades queda descartada experimentalmente.

Steve Carlip

[Volver a las Publicaciones del Mes de 2006]

Asunto:    La defensa de la religión por parte de un ateo
Fecha:       15 de agosto de 2006
Message-ID: 1155662537.538859.306170@b28g2000cwb.googlegroups.com

[No hay mucha oportunidad de contribuir estos días, pero tuve unos momentos para escribir y publicar esto en mi blog, así que pensé que también lo compartiría aquí, con el objetivo (como siempre) de provocar y, eventualmente, robar las ideas de otros.]

La defensa de la religión por parte de un ateo

Un argumento que he defendido a menudo y sigo creyendo es que la protección de la biología contra los ataques del creacionismo y sus descendientes (por ejemplo, el "diseño inteligente") se logrará en gran medida a través de los esfuerzos de aquellos individuos religiosos que comprenden y defienden la coexistencia pacífica entre la fe y la ciencia.

Ha sido mi percepción que los teístas (especialmente los científicos teístas) son más propensos a haber considerado profundamente los límites de la ciencia y la religión y a comprender con particular claridad las limitaciones que cada uno conlleva en cuanto a su capacidad para comentar sobre el otro. Esto es comprensible dado los intereses inherentes. También son estos individuos quienes son más propensos a, a través de su experiencia con la fe, tener el prestigio necesario para ganar una medida de atención de aquellos tipos más fundamentalistas que despreciarían fuentes menos simpáticas.

Así he invocado muchas veces nombres como Francisco Ayala y Kenneth Miller como autoridades creíbles para una investigación honesta de un anti-evolucionista. Junto a citar a estas personas como recursos útiles, también he sugerido que sería útil para la defensa de la ciencia si personas como ellos hablaran con más frecuencia y contundencia. Los teístas que defienden la ciencia establecen un poderoso ejemplo.

Bueno, un evento reciente me ha convencido de que la proposición inversa también es verdadera. Probablemente sería una contribución tan positiva al debate que los ateístas defiendan el valor de la religión. Al igual que los científicos teístas pueden aceptar que la ciencia tiene mucho que ofrecer al mundo sin sacrificar su fe, yo también creo que la religión puede hacer una contribución positiva a la condición humana y, al mismo tiempo, mantener mi firme confianza en la metodología científica.

Permítanme comenzar aclarando lo que quiero decir cuando digo que soy ateísta. Uso la palabra entendiendo plenamente que para algunos provoca connotaciones negativas. Estoy dispuesto a vivir con estas preconcepciones desafortunadas, sin embargo, porque prefiero no aceptar la imagen intelectualmente cobarde (seguro que es injusto) que acompaña a la etiqueta - agnóstico. Así como la aplico a mí mismo, entonces, la designación ateo significa que basándome en la evidencia disponible para mí no puedo encontrar ninguna razón para creer en una deidad de ningún tipo.

Una conversación con un creyente con quien he estado trabajando recientemente me hizo ver claramente que él había interpretado mi declarado ateísmo como una fe activa en la no existencia de deidades. Inferí esto no porque la sensación se comunicaba de manera explícita, sino más bien debido a su sincera disculpa hacia mí después de expresar una noción religiosa dentro del contexto de nuestra charla. En esencia, él se dio cuenta de que había dicho algo que (él pensaba) podría ofenderme.

Por supuesto, le aseguré inmediatamente que no solo no me había ofendido, sino que era un tema que disfrutaba bastante. Entonces me ocurrió que el mismo beneficio dual logrado por las declaraciones públicas de científicos teístas —la tranquilidad de que la ciencia y la religión pueden ser compatibles, junto con una mayor comprensión de las limitaciones de ambas— podría ser igualmente apoyado por no teístas que hablan en defensa de la religión.

Por las mismas razones por las que los científicos de fe no sufren disonancia cognitiva, yo puedo sostener que la religión puede ser un esfuerzo humano viable y valioso. Las limitaciones epistémicas de ambas "formas de conocer" excluyen la contradicción fundamental. La ciencia es método. Es una herramienta operativa para descubrir la realidad natural. En tal sentido, tiene un alcance limitado. La ciencia solo puede comentar sobre aquello que puede ser observado y medido. No existe capacidad operativa dentro de la metodología de la ciencia para la evaluación, mucho menos para el rechazo, de ideas extra-naturales. Y como la ciencia nunca puede estar completa, nunca puede descartar posibilidades extra-naturales.

La teología, en la medida en que se basa en lo extra-natural, trata sustancialmente con la moralidad y el mensaje. Aborda comprensibles preocupaciones humanas sobre la naturaleza de su existencia y, independientemente de si el mensaje está respaldado por evidencia o lógica, es capaz de ofrecer consuelo y dirección a quienes lo necesitan. Por otro lado, cuando la teología propone hacer afirmaciones sobre la naturaleza, que solo la ciencia está configurada para abordar eficazmente, debe estar preparada para ceder terreno. La creencia en algo nunca puede ser suficiente para demostrar su factualidad.

La ciencia y la religión operan en esferas de influencia diferentes. Cuando se encuentran, como ocurre de vez en cuando, en colisión o confluencia, es debido a los arrogantes y erróneos conceptos de los seres humanos, no a ninguna compatibilidad o contradicción inherente.

Al hacer el caso a favor de la religión desde una perspectiva menos filosófica, me parece claro que una cosa que ninguno de nosotros, ateo o teísta, desea es que una población masiva de humanos defectuosos y falibles (como todos somos) que cree que no puede actuar éticamente sin religión, intente hacerlo. Lo último que necesitamos es un grupo de personas que creen que no tienen brújula moral interna corriendo sin su brújula externa.

Como ateos o agnósticos, podemos sentir que un creyente está equivocado al aceptar cosas invisibles, pero debemos reconocer que la ciencia, por definición, deja sin abordar el conjunto de cosas invisibles y, en consecuencia, no las refuta en absoluto.

Si uno acepta los métodos de la ciencia, acepta que el conocimiento es provisional —que uno puede estar equivocado. Si es posible estar equivocado, incluso sobre algo tan aparentemente fantástico como un dios, entonces la creencia en un dios existe como una alternativa intelectual viable a la filosofía provisional de un ateo. Una aceptación, incluso una defensa enérgica de esa alternativa viable, demuestra tanto la confianza intelectual para recibir y considerar ideas antitéticas a las propias, como la apertura a un universo que nunca será completamente conocido.

[Volver a las Publicaciones del Mes de 2006]