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26 de Jan de 2021

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Jaime Raúl Molina

Columnistas

El eclipse solar de 1919

El pasado miércoles 29 se cumplieron 100 años del eclipse solar que marcó un hito para la historia de la ciencia

El pasado miércoles 29 se cumplieron 100 años del eclipse solar que marcó un hito para la historia de la ciencia, con relación a la Teoría General de la Relatividad de Albert Einstein. Uno de los postulados de dicha teoría es que el espacio-tiempo es un continuum que se curva alrededor de objetos masivos. El propio Einstein propuso en 1911 que una manera de testear dicho fenómeno sería fotografiar el firmamento alrededor de la posición del Sol durante un eclipse solar, y comparar la posición aparente de las estrellas ‘cercanas' (en el firmamento) al Sol, con fotografías del mismo grupo de estrellas tomadas de noche. La desviación sería una función de la masa del Sol y de los ángulos marcados entre la Tierra al Sol y Tierra a cada una de las distintas estrellas del grupo de estrellas de que se tratase.

Pues bien, el eclipse de mayo de 1919 fue observado y fotografiado por dos expediciones británicas organizadas por Arthur Eddington y Frank Watson Dyson, con resultados que, anunciados meses después, fueron celebrados en el mundo como la confirmación de la teoría general de la relatividad de Einstein. Desde entonces se habla de dicho eclipse como el que definitivamente fue la primera corroboración empírica de dicha teoría. Sin embargo, hay quienes han señalado que más bien se trató de un típico ejemplo de sesgo de confirmación.

Hubo varios intentos previos por fotografiar un eclipse solar con este objetivo. Sin embargo, habían fracasado principalmente por malas condiciones meterológicas. Para el eclipse de mayo de 1919, Arthur Eddington y Frank Watson Dyson organizaron dos expediciones, una a la isla de Príncipe, cerca de la costa atlántica de África, y la otra a Sobral, un pueblo en Brasil relativamente cercano a la costa, ambos situados en la franja de totalidad del eclipse. Las dos expediciones buscaban fotografiar con equipo especializado, el eclipse solar para medir y comparar las posiciones aparentes de algunas estrellas en el firmamento, y sus desviaciones respecto de sus posiciones determinadas mediante mediciones hechas de noche. El análisis de las fotografías de ambas expediciones fue publicado en 1920 anunciando que la data era consistente con la teoría general de la relatividad de Einstein.

Sin embargo, hubo críticas de que el margen de error en el análisis de la data estaba entre la desviación predicha por la teoría de la gravitación universal de Newton, y la predicha por la teoría de la relatividad de Einstein. Los cálculos de desviación que debían producir una y otra tenían una diferencia con un factor de 2: la desviación que se estimaba consistente con la teoría de Einstein era aproximadamente el doble que la estimada a partir de los cálculos de la teoría de Newton. El margen de error en las mediciones, decían algunos críticos, era de tal magnitud que no permitía afirmar que los resultados corroboraban las predicciones de desviación de Einstein.

En un análisis publicado en 1980 (Historical Studies in the Physical Sciences 11 (1):49-85), John Earman y Clark Glymour adujeron que el análisis de la data de ambas expediciones respondía más al sesgo de Eddington que a la data misma. Los argumentos de estos autores fueron principalmente que, en primer lugar, la data de la expedición de Príncipe era de insuficiente calidad para arribar a conclusiones. Esto había sido admitido por el propio Eddington en septiembre de 1919 en una conferencia que tuvo lugar meses antes de que se publicara el análisis completo. Allí señaló Eddington que en dichas mediciones, la desviación observada era intermedia entre los cálculos newtonianos y los cálculos relativistas. Sería necesario entonces para completar el análisis, recurrir a las placas fotográficas de la expedición de Sobral.

La data de Sobral contenía tres series de datos obtenidas con instrumentos distintos. Dos de ellos favorecían las predicciones de Einstein, en tanto otra favorecía la de Newton. Esta última fue descartada por Eddington y Dyson en favor de las otras dos, esgrimiendo razones técnicas muy atendibles. No estamos hablando de falsificación de data, sino en el peor caso, de posibles sesgos en el análisis de la data. El físico Stephen Hawking, fallecido en marzo del año pasado, señaló en su célebre libro ‘Breve historia del tiempo' con respecto a este episodio: ‘Resulta irónico, que un examen posterior de las fotografías tomadas por aquella expedición mostrara que los errores cometidos eran tan grandes como el efecto que se trataba de medir. Sus medidas habían sido o un caso de suerte, o un caso de conocimiento del resultado que se quería obtener, lo que ocurre con relativa frecuencia en la ciencia.' Es decir, un caso de sesgo de confirmación.

Por otro lado, en un reanálisis de las placas fotográficas tomadas en Sobral (The Observatory, Vol. 99, p. 195-198) en 1979, Francis Graham Smith y Andrew Murray, del Observatorio Real de Greenwich, concluyeron que los cálculos hechos por el equipo que analizó las placas en 1919 era esencialmente correcto.

La teoría general de la relatividad ha sido corroborada de forma empírica por otros medios desde entonces. La cuestión aquí no es su validez o invalidez, sino si lo observado en el eclipse de mayo de 1919 fue realmente una corroboración robusta o un caso de sesgo de confirmación. El capítulo seguramente seguirá siendo objeto de análisis para los físicos y los filósofos de la ciencia. Es de particular interés para el postulado popperiano de que no hay tal cosa como observación empírica que no esté cargada de teoría (que no es lo mismo que decir que la observación empírica sea imposible, sino más bien que no hay que caer en la ingenuidad de creer que es posible separar por completo la observación de la teorización o formación de conjeturas, un tema clave en la epistemología de Popper) y también como advertencia contra el sesgo de confirmación en ciencia. Lo cierto es que quizás después del eclipse que Tales de Mileto predijo hace 26 siglos, el de mayo de 1919 es el más famoso de la historia de la ciencia, y acabamos de conmemorarlo, ¡enhorabuena!

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