Secció 3a. Sobre el poder de la ciència La llei dels grans nombres
En els segles XVII i XVIII, una de les aventures més interessants de la ciència moderna fou la recerca de les lleis que regeixen l’ordre de la naturalesa. En el camp de les matemàtiques, una dels aportacions més significatives fou descobrir que les observacions efectuades de molts fenòmens aleatoris0 presenten en terme mitjà una gran regularitat en el seu comportament. Jacob Bernoulli demostrà que, quan un fenomen és governat per una relació de probabilitat fixa, a mesura que augmenta el nombre de vegades que es repeteix el fenomen, la distribució de resultats obtinguts convergeix cap a aquella relació de probabilitat. L’experiment més senzill per constatar aquest fenomen consisteix en llançar una moneda no trucada a l’aire de forma repetida i registrar les seves observacions. S’observa que, en termes relatius, a mesura que augmenten el nombre de llançaments, es tendeix a igualar el nombre de vegades que surt «cara» i el nombre de vegades que surt «creu». Per un nombre de llançaments suficientment gran, els resultats s’aproximen a la seva relació de probabilitat, que en aquest senzill experiment resulta ser exactament del cinquanta per cent per cadascuna de les dues opcions.
A més a més, l’any 1733, Abraham de Moivre descobrí que, quan es consideren les desviacions que presenten les observacions individuals realitzades en relació a la mitjana. Aquests desviacions es descriuen per mitjà de lleis probabilístiques, que també són regulars. Observà que les desviacions que se separen molt de la mitjana són menys probables que les que se separen poc. Descriví de forma gràfica la distribució de probabilitats dels resultats reals que s’obtenen en el desenvolupament d’aquest experiment. Presenta una forma de campana que, en record d’aquell que més contribuí a difondre el seu ús en l’àmbit acadèmic, el matemàtic alemany Karl Dietrich Gauss, rep el nom de campana de Gauss.
El descobriment de la ciència dels grans nombres augmentà la confiança dels científics en l’existència d’un ordre natural que, deien, regeix la naturalesa. El matemàtic francès Pierre-Simon de Laplace i l’alemany Karl Dietrich Gauss la prengueren com un instrument útil per eliminar els errors de mesura que sorgeixen, de forma sistemàtica, en qualsevol observació que es realitzi de les òrbites dels planetes[341]. El 1763, el serbi Boscovich es basà en les lleis del moviment de Newton i la teoria atòmica de la naturalesa, per arribar a postular que una intel·ligència que conegués de forma prou precisa totes les forces, la posició, la velocitat i direcció de tots els punts de matèria de l’Univers, podria predir tots els fenòmens de la naturalesa. El 1814, Laplace elaborà una filosofia del món similar que, com el seu autor, és de lluny molt més coneguda que la feta pel serbi[342].
El mite d’una ciència infal·lible
El pensament determinista de Laplace, que en certa manera representa la culminació del projecte racionalista de Descartes, i que ja havia avançat Boscovich, concedí als científics de cada branca del coneixement la missió de descriure la seva disciplina com un sistema comprensible per a la comunitat de científics, i de dotar aquest sistema d’una gran capacitat predictiva. Creia que amb un bon mètode científic tots els fenòmens que esdevenen als cels podrien ser explicats de forma racional per la ciència.
Claude Henri, comte de Saint-Simon, estengué els plantejaments de Laplace a l’àmbit d’allò social. Creia que és possible descobrir regularitats i patrons que governen el comportament de les societats humanes, doncs també responen a lleis naturals invariables. I que per estudiar i conèixer les activitats humanes es pot prescindir de tot tipus d’explicacions mítiques i religioses. Introduí el terme «positiu», per descriure un sistema de coneixement que evités aquest tipus d’explicacions. El seu positivisme0 científic consistí en admetre únicament com a base del coneixement vàlid, els fets observables i experimentables. En aquesta mateixa línia de pensament positivista, Auguste Comte aplicà a l’estudi dels fenòmens socials la mateixa metodologia utilitzada per estudiar la naturalesa. Creia que les ciències, i en particular les ciències de la vida i de la societat, aviat se situarien a l’avantguarda del progrés de la civilització[343].
Adolphe Quetelet, entusiasmat per les idees dels positivistes, aplicà la llei dels grans nombres a les ciències socials, amb el decidit propòsit de dur a la pràctica el seu programa científic. Veia en la distribució de probabilitats descoberta per de Moivre un signe de regularitat i ordre en la naturalesa, que també havia de ser aplicat als éssers humans. Difongué la creença que la noció mateixa de distribució normal d’una població, i de l’existència de l’home de característiques mitjanes que es deduïa d’aquesta llei de distribució de probabilitats, significava que fins a cert punt els éssers humans es comporten d’acord amb la lògica dels nombres. La ciència de l’estadística0 semblava oferir els mitjans que permetien estudiar els fets socials d’una manera tan objectiva i precisa com s’estudiaven els fets físics. En conseqüència, els científics que es dedicaven a estudiar la societat, l’empraren per descobrir les seves lleis generals[344].
La ciència estadística aviat demostrà la seva eficàcia en un cas amb amples repercussions socials. L’any 1854, Londres es veié colpejada per un terrible brot de còlera que en menys de deu dies provocà la mort de més de cinc-centes persones. En examinar les llistes de persones afectades, John Snow advertí que molts dels casos havien succeït prop d’un mateix carrer. A través d’entrevistes a membres de les famílies dels morts, aconseguí identificar que totes les víctimes havien begut aigua de la font d’aquell carrer. Persuadí a les autoritats que la tanquessin. Als pocs dies, el brot s’havia controlat del tot. Aquell episodi es convertí en una llegenda, i el seu estudi epidemiològic, basat en la ciència de l’estadística, es convertí en model de totes les recerques posteriors en el camp de la medecina social. I és que allò que fa cobrar més importància a la recerca epidemiològica de Snow és que l’agent transmissor del còlera no seria descobert fins vint-i-vuit anys més tard. La teoria que establia que els microbis són els causants de les malalties infeccioses no seria acceptada de forma completa fins a l’últim quart del segle XIX[345].
La lluita contra els microbis
En la mateixa època que Snow realitzà la seva investigació, el metge hongarès Ignaz Semmelweis advertí que els casos de febre puerperal0, que se’n duia de la vida de milers de dones que acabaven de tenir un fill, es podien reduir simplement si els cirurgians prenien la precaució de rentar-se les mans. No fou escoltat pels seus col·legues. L’any 1865, tanmateix, el prestigiós metge Joseph Lister proposà que s’apliqués un desinfectant sobre les ferides dels pacients durant una operació quirúrgica. Per la seva banda, Louis Pasteur s’adonà que la presència de microbis en els processos de fermentació de la cervesa i el vinagre els fa malbé. Demostrà també que la seva eliminació permet que les substàncies vegetals i animals es conservin incorruptes per temps indefinit. Més endavant, advertí també que la malaltia dels cucs de la seda és provocada per un ésser viu molt petit que creix en l’interior de l’eruga. Deduí que les malalties humanes també provenen de gèrmens com aquells.
Els descobriments de Pasteur marcaren el punt de partença de la moderna medecina científica. Cap al 1875, Joseph Lister inicià una exitosa campanya per implantar en els hospitals la pràctica sistemàtica de mesures d’higiene adequades en els parts, com les que havia proposat dècades abans Semmelweis, i també en tots tipus d’intervencions quirúrgiques. Poc després, el propi Pasteur demanà a un col·lega que vacunés del còlera a un parell de pollastres. Coneixia que, a finals del segle XVIII, Edward Jenner havia donat el primer pas per dominar la verola a través del procés que avui es coneix amb el nom de vacunació. Es tractava d’inocular una forma atenuada del mateix microbi que provoca la malaltia. L’èxit assolit per Pasteur animà Robert Koch, que ja havia aïllat el microbi de l’àntrax0, a aïllar també els que causen la tuberculosi i el còlera. Aviat es descobriren les vacunes contra la ràbia, l’àntrax i el còlera.
Amb tots aquells nous tractaments, juntament amb les millores en la higiene en les ciutats i en els hospitals, es reduí de forma significativa les taxes de mortaldat de la població d’Occident[346].
Les lleis de l’energia
En la dècada que comença el 1870, James Clerk Maxwell s’adonà que l’aplicació al camp de la física dels gasos, dels mètodes estadístics que s’havien emprat en l’àmbit social, permetia obtenir algunes de les lleis que regulen el seu comportament, la qual cosa constituí un gran avenç científic. Cal recordar que els estudis experimentals amb gasos s’havien iniciat ja en la segona meitat del segle XVII, a partir de l’obra pionera de Robert Boyle, que havia posat de manifest que el reialme microscòpic és un món en moviment i que la seva mecànica de funcionament pot servir per entendre les propietats de la matèria. En aquell temps, molts eminents científics creien ja en la versemblança de la hipòtesi que sostenia l’existència dels àtoms, però no disposaven d’instruments suficients al seu abast per poder demostrar-ho. A començaments del segle XIX, el científic britànic John Dalton proposà un model de funcionament del món microscòpic, segons el qual, cada element químic estaria fet d’una classe diferent d’àtom, únic per a cada element. Postul·là que aquests àtoms constitueixen les partícules0 més elementals de la qual estan fetes totes les formes de matèria presents en el món natural. Entre 1808 i 1815, Joseph Louis Gay-Lusac, Amadeo Avogrado i William Prout realitzaren una sèrie d’experiments científics a partir dels quals establiren la relació existent entre el volum que ocupa un gas i el nombre de partícules elementals que aquest conté. Però no pogueren determinar el comportament individual de cadascuna d’aquestes partícules. La dificultat consistia en seguir els moviments dels milions de partícules diminutes i invisibles que se suposava composaven els gasos que estudiaren. Maxwell descobrí que l’important és estudiar el comportament mitjà del conjunt de partícules, més que el seu comportament individual. Intuí que cadascuna d’elles es mou totalment a l’atzar, i d’això deduí que el conjunt de partícules que composen la matèria d’un gas ha de seguir la mateixa distribució probabilística de resultats que havia descobert Abraham de Moivre el 1733[347]. Ludwig Boltzmann refinà els experiments de Maxwell. L’any 1905, Albert Einstein, assumint com a certa la hipòtesi que establia que els gasos estan composats per partícules invisibles que es mouen completament a l’atzar, explicà el moviment de ziga-zaga que experimenten diminuts grans de pol·len suspesos en aigua. Tres anys més tard, el físic Jean Perrin verificà la hipòtesi d’Einstein, demostrant que són col·lisions a l’atzar d’aquestes partícules les que provoquen un desequilibri agregat, de tipus estadístic, que fan «ballar» els grans de pol·len en la forma observada a través del microscopi.
Els treballs de Maxwell, Boltzmann, Einstein i Perrin ajudaren també a comprendre millor la naturalesa de la calor. Es reconegué, per fi, que la calor no és més que el moviment a l’atzar dels àtoms en col·lisió. I és que la temperatura d’un objecte és una mesura de la velocitat mitjana a la que es mouen les partícules que el composen. Podem prendre com a punt de partença d’aquesta branca del coneixement, el treball que sobre l’eficiència de diferents màquines per convertir l’energia en treball útil havia realitzat Nicholas Sadi Carnot. Descobrí que, per extreure treball útil d’un motor, es requereix generar calor i deixar-la fluir. Quan la calor flueix des d’un objecte més calent a un objecte més fred, es genera energia, i es redueix la temperatura del més calent. A partir d’aquesta base teòrica i experimental, a mitjans d’aquell segle, els físics Julius Mayer, James Joule, William Thompson i Hermann von Helmholtz, entre d’altres, contribuïren amb les seves recerques a la tasca de determinar les lleis de l’energia, també conegudes com a lleis de la termodinàmica°. La primera, dita el principi de conservació de l’energia, estableix que l’energia pot canviar d’una forma a una altra, però que no pot ser creada ni destruïda, només es transforma. La segona, que completa la primera, i que conté en el seu si múltiples formulacions, estableix que hi ha certs límits en la capacitat de transformar la calor en alguna forma de treball útil. Una part de la calor absorbida per qualsevol sistema no es transforma en treball. D’acord amb aquesta inexorable llei de la naturalesa, cada vegada que es consumeix energia en qualsevol procés químic, una part d’aquesta energia es dissipa en forma d’una energia de menys qualitat, bàsicament calor, de manera que no es pot tornar a fer mai el mateix treball que el que era possible realitzar abans del canvi. Una forma equivalent de descriure aquest segon principi afirma la impossibilitat de desplaçar de forma espontània la calor d’un cos fred a un cos calent. A nivell més general, però, del segon principi de la termodinàmica es dedueix que l’Univers en el seu conjunt es troba sotmès a un moviment incessant de canvi, o dit en altres paraules, que evoluciona i que, per tant, té una història que pot ser objecte d’estudi[348].
La selecció natural
En l’àmbit de les ciències de la vida, un dels progressos més transcendentals realitzats al llarg del segle XIX, fou el descobriment que l’evolució d’aquesta es pot explicar a partir d’un mecanisme natural de selecció. En les primeres dècades d’aquell prodigiós segle, l’evolucionisme ja s’havia fiançat com una teoria científica que era objecte de seriosos debats. L’any 1830, el científic francès Etienne Geoffroy Sant-Hilaire defensà en un apassionat debat en l’Acadèmia de Ciències francesa la possibilitat que l’extinció d’algunes espècies animals hagués estat a causa de la competència d’altres espècies per trobar aliment. Però no va poder aportar proves suficients que recolzessin la seva intuïció[349].
A la tasca de recopilació de proves científiques es dedicà Charles Robert Darwin, nét d’Erasmus, en el transcurs del seu famós viatge a bord del vaixell «Beagle», que tingué lloc entre 1831 i 1836. El jove naturalista britànic s’adonà durant la seva travessia que la selecció natural és el motor que regeix l’evolució de les espècies. Aquestes semblen experimentar un procés d’adaptació al seu entorn natural. En la seva concepció de la selecció natural com a mecanisme evolutiu, es veié influït per la lectura de l’assaig sobre població que havia escrit l’any 1798 Thomas Robert Malthus. L’economista britànic assegurà que en moltes espècies, inclosa la humana, hi ha molts individus que no viuen suficient per tenir descendència perquè la quantitat total de recursos alimentaris creix més a poc a poc que la població. Darwin comprengué que solament els individus que es reprodueixen poden tenir alguna influència sobre els caràcters naturals que adquireixen les generacions posteriors. Els seus coneixements sobre la criança de coloms li havia ensenyat que eren els més aptes els que ho aconseguien fer en una proporció més elevada. Tanmateix, guardà per a si mateix aquell descobriment, fins que aconseguí reunir, dues dècades llargues després, les proves que havia recopilat al llarg de la seva vida.
En la dècada dels quaranta, per desenvolupar la seva teoria, començà a escriure el llibre que el va fer universalment conegut, «L’origen de les espècies», que no acabà fins l’any 1859. Darwin es veié estimulat a publicar la seva gran obra quan rebé un petit assaig escrit pel naturalista Alfred Russel Wallace. Per a sorpresa seva, Wallace havia arribat de forma independent, a idees molt similars a les seves. La idea clau de tots dos homes de ciència era que els éssers vius evolucionen, i que sobre ells opera un mecanisme de selecció natural produït a causa de les limitacions existents en la disponibilitat dels recursos que ofereix el medi[350].
Les repercussions socials del treball de Darwin i Wallace anaven molt més enllà de l’àmbit estricte de la ciència. L’explicació de l’evolució de les espècies com un procés mecànic i repetitiu, com és la selecció natural, posà en entredit la intervenció divina en l’evolució de la vida. El primer en extreure aquestes implicacions fou l’alemany Ernst Haeckel. A Anglaterra, fou Thomas Huxley qui endegà una molt exitosa creuada de divulgació social i popular de la teoria evolucionista, dirigida sense cap dissimul, contra els portaveus de l’ortodòxia religiosa. A l’èxit de l’evolucionisme, més que del mecanisme concret de selecció natural proposat per Darwin, contribuïren també les troballes arqueològiques que, a partir de la dècada de 1880, informaven de l’existència de nombroses restes humanes, instruments i útils de tot tipus, d’èpoques remotes. El més espectacular fou el descobriment que realitzà el professor holandès Eugène Dubois, a la illa de Java. Allí descobrí unes restes d’homínid en el qual va voler veure el «graó perdut» entre l’home i el mico que predeien les teories darvinistes[351].