¿Qué pasaría si…? La ciencia que imagina lo imposible

Cuando pensamos en las leyes de la física, solemos imaginar reglas inmutables que gobiernan todo lo que ocurre en el universo. Las usamos para explicar fenómenos observables y predecir lo que sucederá. Pero, ¿qué pasaría si exploráramos no solo lo que ha ocurrido, sino también lo que podría haber ocurrido? Este es el terreno de los contrafactuales, una herramienta que está revolucionando la ciencia.

Los contrafactuales nos permiten imaginar escenarios alternativos: mundos en los que los eventos tomaron un curso diferente. Pero, lejos de ser simples ejercicios de imaginación, estos escenarios hipotéticos son fundamentales para comprender mejor las leyes de la naturaleza y, de manera sorprendente, para desarrollar nuevas tecnologías y teorías científicas.

¿Qué es un contrafactual?

Un contrafactual es una afirmación sobre lo que podría haber ocurrido si las circunstancias hubieran sido distintas. En su forma más simple, podríamos plantear: «Si hubieras salido 10 minutos antes, no habrías llegado tarde». En la ciencia, los contrafactuales nos ayudan a analizar no solo el mundo tal como es, sino también cómo habría sido bajo condiciones diferentes. 

Un ejemplo clásico, como lo señala Christian List, es el siguiente: «Si el dióxido de carbono atmosférico hubiera permanecido en niveles preindustriales, habría menos blanqueamiento de los arrecifes de coral». O, por ejemplo, «si el paciente hubiera sido tratado antes, habría vivido más tiempo». Este tipo de razonamientos no solo son útiles en ciencias como la física y la biología, sino también en economía, historia y otras disciplinas.

La pregunta clave es: ¿por qué deberían importarnos estos escenarios que nunca ocurrieron? La respuesta radica en que los contrafactuales nos permiten explorar las causas y efectos de eventos pasados, lo que nos ofrece una nueva forma de ver las leyes que gobiernan nuestro mundo y nos ayuda a hacer predicciones más precisas.

Contrafactuales en la física: explorando lo imposible

En física, los contrafactuales son una herramienta poderosa para probar teorías y modelos. A menudo se emplean para simular situaciones que no podemos observar directamente o que son imposibles de recrear experimentalmente. Un artículo publicado por Miko Elwenspoek discute cómo los físicos usan el pensamiento contrafactual para investigar cómo se comportarían las leyes físicas si ciertos parámetros fundamentales del universo fueran diferentes. 

Por ejemplo, ¿qué pasaría si las constantes de la naturaleza, como la velocidad de la luz o la gravedad, tuvieran otros valores? Estas preguntas, aunque parecen meras curiosidades filosóficas, son clave para entender los límites de nuestras teorías actuales.

Elwenspoek plantea la cuestión de cómo sería el universo si los valores de las constantes físicas cambiaran ligeramente. Los resultados, según sus simulaciones, nos muestran que incluso pequeñas variaciones en estas constantes podrían hacer que el universo fuera completamente inhóspito para la vida. Este tipo de razonamiento contrafactual no solo nos ayuda a entender por qué el universo es como es, sino que también revela qué tan frágiles son las condiciones que permiten la vida.

Otro ejemplo fascinante de contrafactuales en la física es el uso de estos en la mecánica cuántica. En su artículo Counterfactual Thinking in Physics, Elwenspoek también menciona cómo los contrafactuales juegan un papel crucial en la investigación cuántica. En este campo, donde la incertidumbre y las probabilidades son esenciales, los contrafactuales permiten a los científicos prever múltiples resultados posibles antes de realizar experimentos, ayudándoles a afinar sus hipótesis y comprender mejor los fenómenos subatómicos.

Contrafactuales en biología y medicina: entendiendo causas y efectos

La biología y la medicina también se benefician del uso de contrafactuales, especialmente en el campo de la causalidad. En un artículo sobre inferencia causal en epidemiología, Höfler argumenta que el modelo contrafactual es clave para comprender los efectos de tratamientos y exposiciones en estudios de salud. 

Por ejemplo, si queremos saber si un medicamento en particular es efectivo para tratar una enfermedad, el enfoque contrafactual nos permitiría preguntarnos: «¿Qué habría sucedido si el paciente no hubiera recibido el tratamiento?». Este tipo de análisis es esencial en estudios observacionales donde no es posible realizar experimentos controlados.

En medicina, este enfoque es particularmente útil cuando tratamos con factores que no pueden ser manipulados experimentalmente, como la genética o el historial de salud de un paciente. Los contrafactuales nos permiten simular resultados alternativos y determinar con mayor precisión las causas subyacentes de las enfermedades y los efectos de los tratamientos. Esto ha llevado a avances significativos en la investigación médica y a una mejor comprensión de cómo interactúan diferentes factores en la salud humana.

La curiosidad contrafactual: ¿por qué queremos saber lo que pudo haber pasado?

Más allá de su utilidad en la ciencia, los contrafactuales son una parte fundamental de nuestra forma de pensar como seres humanos. Por ejemplo, un estudio publicado en la Philosophical Transactions of the Royal Society explora el concepto de «curiosidad contrafactual». Este término se refiere a nuestra tendencia a querer saber lo que podría haber pasado si hubiéramos tomado decisiones diferentes. Esta curiosidad no solo es algo innato en los seres humanos, sino que también se ha observado en primates no humanos, lo que sugiere que es un impulso profundo en nuestro proceso de toma de decisiones.

¿Por qué nos atraen tanto estos escenarios alternativos? Según el estudio, esto se debe a que los contrafactuales nos ayudan a aprender de nuestros errores y a mejorar nuestras futuras decisiones. Nos permiten simular diferentes resultados y evaluar qué acciones podrían haber sido más efectivas. Esta capacidad de pensar en lo que podría haber sucedido es esencial para nuestra adaptación y supervivencia.

Aplicaciones futuras: desde la inteligencia artificial hasta la física de lo imposible

El uso de contrafactuales no se limita a las ciencias naturales y la medicina. También se están utilizando en campos emergentes como la inteligencia artificial (IA). 

Al entrenar algoritmos para tomar decisiones, los investigadores están comenzando a incorporar contrafactuales en los modelos de IA para hacer que las máquinas sean más adaptativas y flexibles en su toma de decisiones. En lugar de simplemente reaccionar a lo que sucede, los algoritmos basados en contrafactuales pueden prever lo que podría suceder y ajustar sus acciones en consecuencia.

Además, los contrafactuales están siendo explorados en el desarrollo de nuevas tecnologías. Por ejemplo, en la computación cuántica, los investigadores están utilizando contrafactuales para mejorar la eficiencia de los algoritmos cuánticos y explorar nuevas formas de procesamiento de la información. Estas aplicaciones podrían transformar por completo nuestra capacidad para resolver problemas complejos en áreas como la ciberseguridad, la predicción climática y el desarrollo de nuevos medicamentos.

El poder de lo que no ocurrió

Los contrafactuales nos invitan a mirar más allá de los hechos observados para explorar lo que podría haber sido. Este enfoque, que inicialmente puede parecer puramente filosófico, está transformando la ciencia moderna al permitirnos examinar y comprender mejor las leyes fundamentales que gobiernan nuestro universo. Ya sea en la física, la biología o la inteligencia artificial, el estudio de lo que no ocurrió es crucial para desbloquear nuevos avances científicos y tecnológicos.

‘La ciencia de lo posible’ de Chiara Marletto

El nuevo libro de Chiara Marletto, La ciencia de lo posible: Física de los mundos alternativos, publicado recientemente por Pinolia, promete cambiar nuestra forma de entender el universo. Marletto, reconocida física teórica de la Universidad de Oxford, desafía las bases de la ciencia tradicional con un enfoque audaz: centrarse no solo en lo que es, sino en lo que podría ser.

Este fascinante trabajo se sumerge en los contrafactuales, ideas sobre lo que es posible o imposible, y cómo estas pueden ser tan fundamentales para la física como las leyes que conocemos. Marletto presenta un marco conceptual que va más allá de la física tradicional, explorando aplicaciones que abarcan desde el desarrollo de dispositivos de procesamiento de información más allá del ordenador cuántico hasta el diseño de inteligencia artificial.

Cada capítulo aborda un problema crucial de la ciencia actual y propone soluciones innovadoras, todo ello acompañado de relatos de ficción que hacen accesibles los conceptos más complejos. Este libro, que desafía el pensamiento convencional, es una invitación a reconsiderar las fronteras de la física y a imaginar un futuro donde lo posible juega un papel central en la comprensión del mundo físico.

Esta obra no es solo un viaje por los conceptos más vanguardistas de la física, sino también un llamado a imaginar un futuro más prometedor a través de las leyes de lo posible.

¿Quieres saber más? No te pierdas en rigurosa exclusiva un extracto del primer capítulo de este libro.

Referencias: