Analogías y modelos en la ciencia

Artículo publicado  el 17 de julio de 2013 en Papel de periódico (http://papeldeperiodico.com/2013/07/17/analogias-y-modelos-en-la-ciencia/)

A) Neurona;
B) Cable de tres alambres aislados.

Todos hemos intentado explicar un tema a alguien que no lo conoce. En general utilizamos conocimientos en común para establecer un puente de entendimiento. Por ejemplo, para explicar la función de la mielina, que es una lipoproteína aislante que recubre los axones de las neuronas facilitando la transmisión de impulsos eléctricos, podríamos referirnos a la cubierta aislante de los alambres de un cable telefónico, cuya función es evitar que se toquen entre sí, evitando algún error en la señal eléctrica transmitida. En este sentido, podríamos añadir que un daño en el aislante de los alambres, provocaría problemas en la transmisión de información. Por lo tanto, se nos facilitaría la explicación de los síntomas que provoca la enfermedad deParkinson: pérdida de motricidad fina debido a una deficiencia de mielina en los axones.

La analogía

El eficiente recurso cognitivo que hace que las personas aprendan con relativa facilidad sobre conceptos o temas que desconocen, se conoce como analogía y en un sentido más formal, podría llamarse modelo.

Las analogías las utilizamos con frecuencia; un ejemplo de ellas son las explicaciones que les damos a los niños sobre algún fenómeno del mundo. Algo similar ocurre en el ámbito científico, de hecho, el avance de la ciencia le debe mucho a las analogías ya que un concepto fundamental de un campo de conocimiento puede “transportarse” a otros más.

Aunque todos sabemos ‒por lo menos intuitivamente‒ qué es una analogía, vale la pena definirla en las claras palabras de la investigadora en razonamiento analógico, Dedre Gentner*:

La analogía es una herramienta para expresar que dos situaciones o campos comparten una estructura relacional a pesar del nivel de diferencia arbitrario existente entre los objetos que componen dichos campos. Las relaciones comunes son esenciales en una analogía, no así los objetos comunes.

El modelo

Esquema sobre la creación de modelos

Un modelo, puede ser definido como una representación conceptual ‒lógicamente coherente‒ de un conjunto de fenómenos naturales o sociales que nos permite aprehender hasta cierto punto la “realidad” circundante, de manera tal, que podemos analizarla, sistematizarla, y por consiguiente, predecirla. El modelo puede hacerse tan complejo o tan sencillo según represente una profunda teoría científica o una sencilla aplicación tecnológica.

Un modelo, al igual que una analogía, puede trasladarse de un campo de conocimiento a otro, aunque su nivel de sofisticación es mayor en tanto que puede contar con variables de entrada, una dinámica interna ‒a varios niveles de complejidad‒ y respuestas a la salida. Estas características permiten que sus variables abstractas adquieran las particularidades de las variables de la potencial disciplina de traslado.

Siguiendo con nuestro ejemplo del axón recubierto de mielina, el modelo podría consistir de un material cilíndrico largo con la propiedad de transportar información de un punto a otro y rodeado de otro material que lo aísla del exterior. En este sentido, las largas neuronas motoras, los alambres de cable telefónico, o incluso la fibra óptica, podrían “modelarse” de tal forma.

El modelo en la ciencia

Un ejemplo emblemático de modelo en la ciencia, lo podemos encontrar en el modelo atómico del científico neozelandés Ernest Rutherford (en 1911), en el cual los electrones giran alrededor del núcleo atómico de manera similar que los planetas giran alrededor del sol. Tal modelo permitió una mayor comprensión de la estructura del átomo debido a que en gran parte del colectivo académico ‒e incluso popular‒ subyacía la idea del modelo heliocéntrico del sistema planetario. Así, vemos como un modelo a escala astronómica pudo ser trasladado a una escala atómica. Cabe mencionar que años más tarde este modelo se modificó ‒debido al cambio de paradigma provocado por la mecánica cuántica‒ para llegar al modelo atómico de Niels Bohr.

A) Modelo atómico de Rutherford;
B) Sistema planetario helicéntrico.

Ejemplos como este abundan en la ciencia y también en la ingeniería. De hecho, un circuito eléctrico puede modelarse matemáticamente en forma idéntica que uno hidráulico o uno mecánico. Incluso un fenómeno social, bajo ciertas condiciones, podría modelarse como un circuito eléctrico sencillo. Por ejemplo, un santuario (templo o centro al que peregrinan numerosos fieles de una determinada religión) podría representarse como un circuito de condensador eléctrico (hace algunos años, un primo mío, quien es antropólogo, llegó a referirse a los santuarios como condensadores simbólicos).

Como podemos observar, modelos físicos, químicos o biológicos (entre otros), pueden trasladarse ‒bajo ciertas restricciones‒ a fenómenos sociales, lográndose crear un puente de comunicación entre las ciencias naturales ‒o formales‒ y las ciencias sociales. Los especialistas de estos campos científicos indudablemente ven enriquecidas sus ópticas respectivas, y en un momento dado, por qué no, hasta podrían realizar investigación multidisciplinaria. Quizá ahora nos resulten familiares los términos ‘relativismo histórico’ o ‘darwinismo social’ ‒por decir algunos‒ debido a la obra revolucionaria de científicos naturales como Albert Einstein y Charles Darwin.

El estudio de modelos generales en diferentes campos científicos ya fue realizado por científicos de la talla de Alexander Bogdánov (creador de la Tectología ‒ciencia general sobre la organización‒, en 1920), Norbert Wiener (creador de la Cibernética, en 1942), y Ludwig von Bertelanffy (creador de la Teoría General de los Sistemas, en 1950). Bogdánov fue médico, filósofo, sociólogo y economista soviético; Wiener fue matemático y filósofo estadounidense (de hecho en su adolescencia comenzó estudios en zoología, que después abandonó); y Bertelanffy fue un biólogo austríaco.

Consideraciones finales

Como pudimos ver, todos utilizamos analogías ‒o modelos‒ en nuestra vida diaria. La ciencia también lo hace pero con un gran nivel de sofisticación. No hay que perder de vista que los modelos pueden detallarse a un nivel de complejidad tan elevado como sea posible trabajar con ellos, o también pueden hacerse más sencillos, ganando generalidad. Y bueno, tampoco olvidemos que los modelos que actualmente sustentan la ciencia tienen vigencia en función de los paradigmas científicos dominantes.

Así que, cada vez que le explique a un niño en sus propios términos un concepto complejo, como el funcionamiento de un órgano biológico, de un tren, o de un aeroplano, sea consciente que es así como la ciencia generalmente trabaja. Como bien dijo Albert Einstein: “La ciencia no es más que un refinamiento del pensamiento cotidiano”.

Referencia:

*Gentner, D.; Markman, A. D. Structure Mapping in Analogy and Similarity, American Psychologist 1997, 52, 45-56.