Este esquema sigue inalterable a pesar de que la ciencia ha cambiado dramáticamente desde la época de Bacon. Sin embargo, nuevas herramientas se han ido utilizando para poder adquirir conocimientos nuevos. En este artículo me quiero centrar en el uso de “modelos científicos” como herramienta que complementa los experimentos y ayuda a probar la veracidad o no de las hipótesis formuladas.
YO MODELIZO
La palabra ‘modelo’ tiene muchas acepciones, entre las cuales está la de representación en pequeño de alguna cosa. Otra acepción es la de esquema teórico, generalmente en forma matemática, de un sistema o de una realidad compleja, como la evolución económica de un país, que se elabora para facilitar su comprensión y el estudio de su comportamiento [1].
La creación de un modelo es una parte esencial de toda actividad científica. En esa parte de la ciencia me encuentro yo mismo, modelizando lo que me dejan, por ese motivo me centraré en los modelos en este artículo, porque los encuentro fundamentales y porque su papel en la ciencia me ha hecho reflexionar en ciertos paralelismos con nuestra relación con Dios.
Un modelo científico es una representación abstracta pero a la vez simplificada de la realidad que queremos describir, ya sea de forma conceptual, gráfica o visual. El modelo se utiliza para poder describir una serie de datos medidos en observaciones de la naturaleza y predecir nuevos resultados de dicho fenómeno. Nos permite comprender sucesos que no entendemos, debido a que el modelo lo describe de una forma simplificada.
Dicen que la realidad por ella misma es imposible que la lleguemos a conocer, es lo que Immanuel Kant identifica como las “formas de nuestra percepción” (el noúmeno), o Platón llama “ideas”, que residen en otro espacio, fuera de la caverna donde estamos cerrados [2]. En el proceso de modelización llevamos esas ideas a una realidad en la que sí somos capaces de conocer, traducimos esa realidad compleja a nuestro idioma.
Modelizar es un proceso humano fundamental. Un modelo, a efectos prácticos, es mucho más eficiente de usar que la realidad misma, por el hecho de que hemos simplificado substancialmente la realidad para hacerlo, de alguna manera es una idealización en la que capturamos solamente lo esencial de lo que queremos estudiar, prescindimos de muchos aspectos, se supone que con buen criterio (allí está gran parte del esfuerzo), para así poder estudiar y manipular los datos de forma sencilla. Aún así, este modelo sigue representando la realidad, es una abstracción de ella, las conclusiones que saquemos del modelo podemos inferir que serán también válidas para la realidad.
Un paso extra es la formalización de los modelos, lo que es esencial para evaluar y cuantificar las hipótesis que hemos hecho y los resultados obtenidos. Para formalizar un modelo traducimos nuestra visión y simplificación del mundo al lenguaje de las matemáticas, que es un lenguaje preciso y universal, que ayuda a formular ideas y manipularlas debidamente. Con las matemáticas podemos movernos dentro de la abstracción sin problemas, y hacer simulaciones numéricas, que son modelizaciones de secuencias e intervalos temporales del mundo real, imitaciones de la dinámica real del sistema. Con un ordenador podemos formar una vida semejante a la real, una especie de Secondlife de un fenómeno científico.
Nunca debemos olvidar lo más básico, y es que un modelo está caracterizado por tener una referencia, un propósito y también una rentabilidad; es necesario tener claro cada uno de estos puntos cuando modelizamos, donde la rentabilidad significa que sea efectivo usar el modelo, en el sentido que se gane tiempo y recursos.
Se suelen hacer 2 tipos de clasificaciones de modelos según la información de entrada o según la aleatoriedad:
* Modelos deterministas y estocásticos. Los deterministas son los que, dadas unas condiciones iniciales concretas, se producen siempre las mismas salidas, no contemplándose la presencia del azar, de la incertidumbre. Los modelos estocásticos son probabilísticos, no se conoce el resultado esperado sino solamente su probabilidad, se tiene en cuenta la naturaleza estadística de los datos.
* Modelos mecanicistas y empíricos. Un modelo que utiliza una gran cantidad de información teórica es un modelo mecanicista, está basado en las explicaciones sobre las causas o mecanismos que dan lugar a ese fenómeno. En cambio en un modelo empírico no se tiene en cuenta el mecanismo que hace que cambie el sistema, solamente las observaciones directas o los resultados de experimentos del fenómeno estudiado.
Los modelos matemáticos se utilizan no solamente en las ciencias naturales (física, química, biología,…) sino también en las ciencias sociales: economía, psicología, política (para muestra mirad los debates electorales), y cada vez en más ámbitos del conocimiento. Según mi opinión, el futuro de la ciencia está en la colaboración multidisciplinar, en la que se puedan aplicar modelos matemáticos en distintos campos.
Por ejemplo, en lo que personalmente estoy inmerso es en la modelización de sistemas biológicos, que es uno de los campos de más auge ahora mismo. Los sistemas biológicos manifiestan una complejidad muy grande; si se quiere estudiar el movimiento de una célula, por ejemplo, se tienen que tener en cuenta miles de factores: los microtúbulos que forman la estructura de los flagelos, la forma de la membrana celular, el estado bioquímico del ambiente en el que se encuentran, etc. Para avanzar en su estudio se han ido proponiendo modelos reduccionistas en los que la cantidad de variables se reduce considerablemente, se identifican las partes esenciales y se excluye el resto.
Hace años en un artículo que escribí para esta misma revista [3] hablé sobre el modelo que ideamos mi equipo de trabajo en la Universidad de Barcelona. Básicamente queríamos describir el movimiento de bacterias flageladas en fluidos y estudiar la cooperación existente entre ellas. Hicimos un modelo sencillísimo en el que menospreciamos miles de aspectos biológicos del sistema, y solamente nos centramos en un mecanismo efectivo de propulsión de lo que en nuestro modelo correspondía al cuerpo de las bacterias. Describiendo lo relevante del fluido en el que las bacterias estaban suspendidas estudiamos la cooperación entre las bacterias y obtuvimos resultados muy similares a los experimentos de bacterias reales a pesar de no tener en cuenta el movimiento explícito de los flagelos, la interacción química y demás efectos existentes en estos sistemas (Figura 2). Además, nosotros podíamos variar los parámetros que controlábamos a discreción y gracias a supercomputadoras tener resultados para diferentes condiciones iniciales de forma constante, en cambio en los experimentos el proceso es mucho más lento y laborioso, con lo que nuestro modelo ayudó mucho a avanzar en el conocimiento del problema.
Figura 2. Varias bacterias E.coli en movimiento en un fluido.
No quiero centrarme en los resultados obtenidos sino en la eficacia de un modelo, que te permite capturar qué es lo esencial de ese fenómeno y después tienes una plataforma mucho más sencilla que la realidad, con la que puedes jugar y variar aspectos del sistema de forma mucho más rápida de lo que puedes variar los experimentos. Eso ayuda a preparar de forma mucho más eficaz los experimentos, porque obviamente estos últimos deben hacerse, la comprobación en el mundo real es necesaria en ciencia, y siempre lo será. Me atrevo a decir que hoy en día la ciencia sin la modelización no podría avanzar, sin embargo, eso no es la extinción de los experimentos, ni mucho menos.
En los últimos años se han propuesto modelos muy precisos de la propagación del cáncer o de otras enfermedades para entender y predecir los comportamientos de las mismas. También prodigan modelos de pliegue de proteínas, de canales iónicos en membranas celulares, de la transmisión de información en el cerebro, de los niveles tróficos de los ecosistemas, etc. Por no hablar de modelos económicos, sociales, etc.
TÚ MODELIZAS
Modelizar es algo más cotidiano de lo que uno puede pensar al leer tal palabrota. Tú, a pesar de que no seas científico, lo haces continuamente. En el mundo somos modelizadores, construimos y usamos modelos rutinariamente, es nuestra forma de interactuar con la realidad.
Pongamos un ejemplo, vamos al supermercado y tenemos que decidir a qué cola nos ponemos para pasar los alimentos y pagar. Para ello tenemos en cuenta la longitud de las colas, la habilidad de las cajeras respectivas, la cantidad de comida en los carros, la conversación que pueden tener los clientes precedentes (normalmente los hombres de mediana edad solamente dicen “hola”, pagan, y como mucho sueltan un escueto “gracias” mientras retiran las bolsas llenas de comida pre-cocinada), si hay algún anciano susceptible de tener problemas para encontrar las monedas para pagar, etc. Analizamos todos esos datos y los ponemos en nuestro modelo basado en la experiencia de la vida y sacamos una decisión, nos situamos en una cola concreta, que por desgracia generalmente acaba siendo la más lenta del Universo, lo mismo que sucede con el coche, que siempre estamos en el carril más lento… ¿o solamente me pasa a mí esto?
Otro tipo de modelos cotidianos son los que de forma gráfica definen una verdad de forma exagerada, queriendo parodiar alguna cosa, una caricatura de la realidad. Habréis recibido varios e-mails con modelos semejantes, personalmente me parece muy bueno el siguiente modelo de cerebro de hombre, ya que es el cerebro de uno de mis personajes favoritos: Homer Simpson (Figura 3), me gusta por el hecho de que es una caricatura perfecta del hombre contemporáneo, con solamente necesidades primarias, solo le falta el fútbol y el Gran Hermano.
Figura 3. Modelo de cerebro de Homer Simpson, que a su vez es el modelo de hombre estadounidense padre de familia.
Seguramente os será más familiar si os hablo de otro modelo de realidad: las redes sociales, tipo Facebook, aquéllas que modelizan nuestra vida a través de una pantalla, de unos amigos, de unas frases escritas, de una serie de imágenes, de grupos a los que nos agregamos, de eventos en los que aceptamos asistir, de un perfil que personalizamos con nuestros datos. Eso, para muchas personas, es lo que somos, la información que tienen de nosotros.
Google maps o cualquier callejero es un modelo genial de lo que sería el sistema de calles y carreteras del planeta tierra. Nos da una información que es muy fácilmente manejable si lo comparamos con la realidad, podemos medir distancias, optimizar rutas y demás operaciones con una facilidad enorme, cosa que in situ es una tarea complicadísima. Un video juego también es un modelo, obviamente es mucho más fácil manejar un video juego que la realidad que representa, cada vez este tipo de modelos son más parecidos a la realidad, es brutal.
El hecho es que hay infinidad de modelos en nuestra vida diaria, párate, observa, verás cómo no paras de crear de nuevos y de utilizarlos. La mente humana a veces es extraordinaria.
ÉL TAMBIÉN MODELIZA
De la misma forma, Dios habla con nosotros a través de modelos. La transmisión de información sobre el reino de los cielos y el plan de Dios con nosotros a lo largo de los tiempos se basa en modelos.
Dios nos simplifica la teología y los mandamientos explicando la vida de unos cuantos personajes de caracteres bien definidos. La Biblia nos habla a todos, ya que cada uno de nosotros se identifica con los personajes bíblicos con los que compartimos defectos, con los que tenemos sensibilidades comunes, dependiendo de las circunstancias que vivimos, claro. Todos los protagonistas del texto bíblico son modelos de cada uno de nosotros, ejemplos del resultado de elecciones tomadas, unas correctas, otras erróneas, y podemos ver el resultado, está escrito, y eso nos debe mover a tomar el camino apropiado.
Jesús les hablaba a sus oyentes no diciéndoles sus pecados concretos sino dando modelos de conducta generales. En la parábola del buen samaritano Jesús caracterizó los distintos protagonistas de forma que se sintieran identificados y vieran lo que tienen que cambiar, y que la caridad y el amor al prójimo son atributos que los puede tener el que menos esperamos [4].
En la parábola del sembrador [5] Jesús caracterizó bien cada tipo de suelo (Figura 4), para que cada uno de los que le oyeran se sintiera presente en la historia, equiparaba su existencia a un tipo de terreno. Jesús daba detalles, los necesarios, destacaba con metáforas aquello que hacía que la semilla no formara fruto debidamente. Cada tipo de suelo tiene sus diferentes consecuencias. Me encanta, esta parábola es un modelo matemático puro, solamente tienes que poner la condición inicial, cuál de los 4 suelos seleccionas, y la parábola te dice qué sucederá en el futuro. Bien sencillo, ¿no?
Figura 4. Diferentes terrenos de la parábola del sembrador.
Los discípulos le preguntaron a Jesús por qué hablaba a la gente en parábolas, y Él fue claro al respecto: “vosotros estáis ya en el secreto de lo que es el reinado de Dios; a ellos, en cambio, a los de fuera, todo se les queda en parábolas; así por más que miran, no ven; por más que oyen, no entienden, a menos que se conviertan y los perdonen” [6].
Jesús utilizaba un razonamiento por analogía en vez de razonamiento deductivo, y lo hacía para poder llegar a un público más amplio (¿acaso pensamos que la verdad cristiana es solamente para unos privilegiados?). Las parábolas contienen el secreto del Reino de Dios, pero para llegar a las verdades universales se tiene que seguir escuchando, no quedarse en la metáfora, no ver solo el modelo sino también la realidad que hay en el trasfondo, no quedarse en los árboles sino ver el bosque entero [7].
Tanto Jesús como Sócrates, que tampoco escribió nada pero sus palabras y conversaciones han quedado escritas, usaban un lenguaje sencillo para explicar verdades muy complejas, es decir, modelos de esas verdades que querían dejar en sus oyentes [7,8]. Sin embargo, Sócrates afirmó que la verdad de todo se encuentra en las ideas, es inalcanzable, en cambio Jesús se autoproclamó como el camino, la verdad y la vida [9]. Él es el modelo, pero a la vez es la misma realidad.
Jesús habla en el lenguaje del oyente, se habitúa a su público, utiliza metáforas continuamente, modeliza su discurso, sabe que eso simplifica la comprensión de los que le escuchan, pero en esos modelos que crea deja latentes las grandes verdades del evangelio que Él quiere transmitir. La realidad es mucho más complicada, pero Jesús quiere que le entiendan, que cambien y, en definitiva, que le sigan.
Dios entiende esta necesidad humana de usar modelos, de no poder mirar la luz directamente, por eso se modelizó a sí mismo en forma de Jesús, se tradujo Él mismo en nuestro lenguaje, porque ama tanto este mundo que Él mismo creó y entiende nuestra manera de ser que nos dio ese modelo suyo, esa adaptación de sí mismo, con el objetivo de que todo el que crea en ese modelo, que es su propia luz pero adaptada a nuestra vista, no muera sino que tenga vida eterna [10].
[1] Diccionario de la Real Academia Española de la Lengua.
[2] Immanuel Kant, Crítica de la razón pura (1781).
[3] Revista Aula7, nº 19, pág. 15 (2006).
[4] Lucas 10:25-37
[5] Lucas 8:4-15, Marcos 4:1-9, Mateo 13:1-9, 13: 18-23.
[6] Marcos 4:11,12
[7] Roberto Badenas, Para conocer al maestro en sus parábolas, Editorial Safeliz (2002).
[8] Roberto Badenas, Las parábolas. Una clave para vivir la fe, Aula7Activa, Convención Aeguae (1990).
[9] Juan 14:6
[10] Juan 3:16
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