Ciencia

El término ciencia proviene de la palabra latina scientia, que significa "conocimiento". Puede definirse como un intento sistemático de descubrir, mediante la observación y el razonamiento, hechos particulares sobre el mundo, y establecer leyes que conecten unos hechos con otros y, en algunos casos, de hacer posible la predicción de fenómenos futuros. Hay otras formas de definir la ciencia, pero todas las definiciones se refieren, de una u otra forma, a este esfuerzo por descubrir leyes específicas y a la habilidad para reconocer patrones en los cuales estos hechos están conectados.

Hay una interesante cita de Carl Sagan sobre la actitud científica:

Si viviéramos en un planeta en el que nada cambiara, habría poco que hacer. No habría nada que averiguar. No habría ímpetu para la ciencia. Y si viviéramos en un mundo impredecible, en donde las cosas mudaran aleatoriamente o de formas muy complejas, no tendríamos posibilidad de comprenderlas. Pero vivimos en un universo intermedio, donde las cosas cambian, pero siguiendo patrones, reglas, o como las llamamos, leyes de la naturaleza. Si lanzo un palo al aire, siempre cae. Si el sol se pone al oeste, siempre saldrá del este nuevamente a la mañana siguiente. Podemos hacer ciencia, y con ella podemos mejorar nuestras vidas. (Carl Sagan, 59)

Desarrollos científicos tempranos

La ocurrencia regular de eventos naturales motivó el desarrollo de algunas disciplinas científicas. Después de un período de observación y registro cuidadoso, incluso algunos de los eventos percibidos como aleatorios o impredecibles podían comenzar a mostrar un patrón regular que en un principio no era inmediatamente obvio. Los eclipses son un buen ejemplo.

En Norteamérica, los cheroquis decían que los eclipses ocurrían cuando la luna (masculina) visitaba a su esposa el sol, y los ojibwas creían que el sol se extinguía totalmente durante un eclipse, así que solían arrojar flechas con fuego para mantenerlo encendido. Stephen Hawking menciona que, según los vikingos, los lobos Skoll y Hati perseguían al sol y la luna. Cuando cualquiera de estos atrapaba exitosamente a su presa, ocurría un eclipse. Los nórdicos hacían tanto ruido como pudiesen para aullentar a los lobos, con tal de rescatar a sus víctimas:

Skoll el lobo se llama el que persigue al dios luminoso

a los bosques protectores;

y otro es Hati, el hijo de Hrodvitnir,

que caza a la novia brillante del cielo.

(La Edda poética. Los dichos de Grimnir, 39)

Después Hawking dice que la gente acabó por darse cuenta de que el sol y la luna volvían a emerger tras un eclipse tanto si hacían ruido como si no para rescatar a sus víctimas. En sociedades en las que tenían registros de eventos celestes, con el tiempo debieron notar que los eclipses no ocurrían al azar, sino más bien en patrones regulares que se repetían por sí solos.

Algunos eventos naturales ocurren según reglas, claramente, pero hay otros que no muestran un patrón de ocurrencia visible y que no parecen ocurrir como resultado de una causa específica. Los terremotos, tormentas y las plagas parecen ocurrir aleatoriamente, y las explicaciones naturales no parecen ser relevantes. Por tanto, las explicaciones sobrenaturales surgen para dar cuenta de tales eventos, la mayor parte de entrelazadas con los mitos y las leyendas.

Las explicaciones sobrenaturales dieron origen a la magia, un intento por controlar la naturaleza por medio de ritos y hechizos. La magia está basada en la confianza de las personas de que la naturaleza se puede controlar directamente. El pensamiento mágico está convencido de que, realizando ciertos hechizos, tendrá lugar un evento específico. James Frazer ha sugerido que existe un vínculo entre magia y ciencia, debido a que ambos creen en el principio de causa-efecto. En la magia, las causas son de alguna forma poco claras y tienden a estar basadas en pensamientos espontáneos, mientras que en la ciencia, por medio de observaciones cuidadosas y razonamientos, las causas se pueden delimitar y entender mejor. La ciencia se basa en la idea de que la experiencia, el esfuerzo, y la razón son válidos, mientras que la magia se basa en la intuición y la esperanza. En la Antigüedad era común que la ciencia estuviera imbuida de magia, religión, misticismo y filosofía, ya que los límites de la disciplina científica no se entendían por completo.

Ciencia babilónica

Al igual que en Egipto, los sacerdotes se dieron mucho al desarrollo de la ciencia babilónica. Los babilonios usaban un sistema numérico con una base de 60, que les permitió dividir los círculos en 360 grados. El uso del 60 como base de un sistema matemático no es un asunto menor: 60 es un número que tiene muchos divisores (1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30, 60) que simplifican la representación de fracciones: 1/2 (30/60), 1/3 (20/60), 1/4 (15/60), 1/5 (12/60), 1/6 (10/60), etcétera. Ya en el 1800 a.C., los matemáticos babilonios entendieron las propiedades de las secuencias elementales, tales como las progresiones aritméticas y geométricas, y varias relaciones geométricas. Estimaron el valor de pi en 3 1/8, que tiene alrededor del 0,6% de error. Es bastante probable que también estuvieran familiarizados con lo que hoy llamamos el teorema de Pitágoras, que establece que el cuadrado del lado más largo de un triángulo rectángulo equivale a la suma de los cuadrados de los otros dos lados. Sin embargo, no tenemos evidencia de que los babilonios lo demostraran formalmente, ya que sus matemáticas se basaban principalmente en el conocimiento empírico en vez de las demostraciones formales.

Fue en la astronomía donde los babilonios demostraron tener un talento extraordinario, y la magia, el misticismo, la astrología y la adivinación fueron sus principales impulsores. Creían que el movimiento de los cuerpos celestes pronosticaba algún evento terrestre. Desde el reinado de Nabonassar (747 a.C.), los babilonios mantuvieron listas completas de eclipses, y para el 700 a.C., ya se sabía que los eclipses solares solo podían ocurrir durante lunas nuevas y los eclipses lunares durante lunas llenas. Es posible que para entonces los babilonios también supiesen la regla de que los eclipses lunares tenían lugar cada seis meses, u ocasionalmente cada cinco meses. Para la época en que Nabucodonosor gobernó Babilonia, los sacerdotes habían calculado además la trayectoria de los planetas y trazado las órbitas del sol y de la luna.

Ciencia egipcia

A pesar de sus supersticiones, los sacerdotes egipcios alentaron el desarrollo de muchas disciplinas científicas, especialmente la astronomía y las matemáticas. La construcción de las pirámides y otros monumentos impresionantes no habría sido posible sin un conocimiento matemático altamente desarrollado. El papiro matemático Rhind (también conocido como el papiro de Ahmes) es un tratado antiguo de matemáticas que data aproximadamente de 1650 a.C. Esta obra explica, usando varios ejemplos, cómo calcular el área de un campo o la capacidad de un granero y además incluye ecuaciones algebraicas de primer grado. En la introducción, su autor, un escriba llamado Ahmes, señala que el papiro es una transcripción de una copia antigua, posiblemente de 500 años antes de la época del propio Ahmes.

Las inundaciones del Nilo, que alteraban constantemente las delimitaciones hechas para separar las diferentes secciones de tierra, condujeron también al desarrollo de las matemáticas: los topógrafos egipcios de las tierras tenían que elaborar mediciones una y otra vez para restaurar los límites que se habían perdido. De hecho, este es el origen de la palabra geometría: "medición de la tierra". Los topógrafos egipcios eran de mente bastante práctica: para formar ángulos rectos, que eran fundamentales para establecer los límites de un campo, usaban una soga dividida en doce partes iguales; formaban un triángulo con tres partes en un lado, cuatro partes en un segundo lado, y cinco partes en el lado restante. El ángulo recto se encontraba en el punto de unión entre los lados de tres y cuatro partes. Es decir, que los egipcios sabían que un triángulo cuyos lados están en una razón de 3:4:5 es un triángulo recto. Esta es una regla de oro útil y es también un paso más allá del teorema de Pitágoras, que está basado en la extensión del concepto del triángulo 3:4:5 hasta su límite lógico.

Los egipcios calcularon el valor de la constante matemática pi en 256/81 (3.16), y para el valor de la raíz cuadrada de dos, usaban la fracción 7/5 (que concebían como 1/5 siete veces). Para las fracciones, usaban siempre el numerador 1 (para expresar 3/4, escribían 1/2 + 1/4). Por desgracia, no conocían el cero, y su sistema numeral carecía de simplicidad: hacían falta 27 signos para expresar 999.

Ciencia griega

A diferencia de otras partes del mundo en que la ciencia estaba fuertemente unida a la religión, el pensamiento científico griego estaba estrechamente ligado a la filosofía. Como resultado, el espíritu científico griego tuvo una perspectiva más secular y fue capaz de reemplazar la noción de explicación sobrenatural con el concepto de un universo gobernado por leyes naturales. La tradición griega menciona a Tales de Mileto como el primer griego que, hacia el 600 a.C., desarrolló la idea de que el mundo se podía explicar en términos naturales. Tales vivió en Mileto, una ciudad griega ubicada en Jonia, la región central de la costa egea de Anatolia en Asia Menor, en la actual Turquía. Esta ciudad fue el lugar principal del "despertar jonio", la fase inicial de la civilización griega clásica, una época en la que los antiguos griegos desarrollaron cierto número de ideas sorprendentemente similares a algunos de nuestros conceptos científicos modernos.

Una de las grandes ventajas de Grecia fue la influencia de las matemáticas egipcias, cuando Egipto abrió sus puertas al comercio griego durante la XXVI Dinastía (en torno a 685-525 a.C.) y la astronomía babilónica tras las conquistas de Alejandro en Asia Menor y Mesopotamia durante la época helenística. A los griegos se les daba muy bien innovar sistemáticamente el conocimiento matemático y astronómico egipcio y babilónico, cosa que los llevó a convertirse en los matemáticos y astrónomos más competentes de la Antigüedad y sus logros en geometría fueron posiblemente los mejores.

Mientras que la observación era importante al principio, la ciencia griega comenzó poco a poco a subestimar las observaciones en favor de los procesos deductivos, en los que el conocimiento se va aumentando por medio del pensamiento puro. Este método es clave en matemáticas, y los griegos pusieron tal énfasis en él que creyeron equivocadamente que la deducción era el camino para obtener el mayor conocimiento posible. Al subestimar la observación y encumbrar como reina a la deducción el conocimiento científico griego acabó por dirigirse a un callejón sin salida en prácticamente ttodas las ramas de la ciencia que cayeran fuera de las ciencias exactas (matemáticas).

Ciencia india

En India encontramos algunos aspectos de la ciencia astronómica ya en los Vedas (compuestos entre el 1500 y 1000 a.C.), donde el año se divide en doce meses lunares (a los que ocasionalmente se añade un mes adicional para ajustar el año lunar con el solar), se nombran seis estaciones del año, relacionadas con diferentes dioses, y también se observan las diferentes fases lunares, personificadas como distintas deidades. Muchas de las ceremonias y ritos sacrificiales de la sociedad india estaban regulados por la posición de la luna, el sol y otros eventos astronómicos que motivaron un detallado estudio de la astronomía.

La geometría se desarrolló en India como resultado de estrictas reglas religiosas para la construcción de altares. El libro 5 de los Taittiriya Sanhita, incluidos en el Yajurveda, describe las diferentes formas que podían tener los altares. El más viejo de estos altares tenía forma de halcón y un área de 7,50 púrusha cuadradas (una púrusha era una unidad equivalente a la altura de un hombre con los brazos elevados, alrededor de 7,6 pies o 2,3 metros). A veces hacían falta otras formas de altares (como por ejemplo una rueda, una tortuga o un triángulo), pero el área de esos altares nuevos tenía que seguir siendo de 7,50 púrusha cuadradas. Algunas otras veces, había que incrementar el tamaño del altar sin cambiar la forma o proporción relativa de la figura. Todos estos procedimientos eran imposibles de llevar a cabo sin un conocimiento fino de la geometría.

Una obra conocida como los Shulba Sutras, compuesto en India hacia el 800 a.C., contiene explicaciones detalladas sobre cómo realizar todas las operaciones geométricas requeridas para respetar los procedimientos religiosos concernientes a los altares. Este texto también desarrolla temas matemáticos como la raíz cuadrada y la cuadratura del círculo. Luego de profundizar en importantes estudios geométricos, las prácticas religiosas cambiaron en India y la necesidad del conocimiento geométrico fue disminuyendo al tiempo que la construcción de altares cayó en desuso.

Posiblemente, el logro más influyente de la ciencia hindú fue el estudio de la aritmética, particularmente la investigación de los números y la notación decimal que usa el mundo actualmente. Los llamados "números arábigos" en realidad se originaron en India; ya habían aparecido en los edictos en piedra del emperador maurya Aśoka (siglo III a.C.), alrededor de 1000 años antes de que se usaran en la literatura arábiga.

Ciencia china

En China, el sacerdocio nunca tuvo un poder político significativo. En muchas culturas, la ciencia nació de los sacerdotes, quienes estaban interesados en astronomía y el calendario; pero en China eran los funcionarios del gobierno quienes tenían el poder y estaban ocupados en estas áreas, por lo que el desarrollo de la ciencia china está estrechamente vinculado a estos funcionarios. Los astrónomos de la corte estaban particularmente interesados en las ciencias de astronomía y matemáticas, ya que el calendario era una cuestión imperial delicada: la vida del cielo y de la tierra tenían que convivir en armonía, y el sol y la luna regulaban los diversos festivales. Durante el tiempo de Confucio (en torno a 551-479 a.C.), los astrónomos chinos lograron calcular acertadamente la ocurrencia de eclipses.

La geometría se desarrolló como resultado de la necesidad de medir la tierra, mientras que el álgebra se importó de India. Durante el siglo II a.C., después de muchos siglos y generaciones, se completó un tratado matemático llamado Los nueve capítulos sobre arte matemático. Esta obra contenía mayormente procedimientos matemáticos prácticos incluidos temas como la medición de áreas en los campos de formas variadas (con fines tributarios); fijación de precios de diferentes bienes; tipo de cambio de materias primas e impuestos equitativos. Esta obra desarrolla el álgebra, la geometría y también menciona cantidades negativas por primera vez en la historia. Zu Chongzhi (429-500 d.C.), estimó el valor correcto de pi al sexto decimal y mejoró el imán, que se había descubierto siglos antes.

Donde los chinos demostraron un talento excepcional fue en el diseño de inventos. La pólvora, el papel, la impresión con madera o la brújula (conocida como "la aguja que apunta al sur") son algunos de los muchos inventos chinos. Si bien su inmensa creatividad, resulta irónico que la vida industrial china no no avanzara de manera significativa desde la dinastía Han (206 a.C.-220 d.C.) hasta la caída de los manchúes (1912 d.C.).

Ciencia mesoamericana

Las matemáticas y astronomía mesoamericanas eran extremadamente precisas. La exactitud del calendario maya era comparable al del calendario egipcio (ambas civilizaciones fijaron su años en 365 días) y ya en el siglo I de nuestra era los mayas usaban el número cero como valor de marcador de posición en sus registros, muchos siglos antes de que el cero apareciera en las literaturas europea y asiática.

El registro del tiempo en Mesoamérica incluía un período de 260 días conocido por los mayas como tzolkín "cuenta de los días" y tonalpohualli por los aztecas. Este intervalo se obtenía mediante la combinación de ciclos de 20 días con trece coeficientes numerales (20 x 13 = 260). El origen de este intervalo se sitúa en torno al siglo VI a.C. en la región sureña de la civilización zapoteca, y está acorde con algunos eventos naturales importantes: 260 es una buena aproximación de la gestación humana y, en la latitud central de la región mesoamericana, es perfectamente consistente con el ciclo de la agricultura. Había además un período de 360 días conocido como tun por los mayas, compuesto de ciclos de 20 días y 18 meses (20 x 18 = 360). La mayoría de los calendarios mesoamericanos estarían basados en un tun más un mes adicional de cinco días (360 + 5 = 365), que es una buena aproximación del ciclo solar. Esta cuenta regulaba los descansos, las ceremonias religiosas, los sacrificios, los trabajos, los tributos y muchos otros aspectos de la vida religiosa, política y social.

Las cuentas de 260 y 365 días corrían simultáneamente, y cada 52 años coincidía el principio de ambos, un evento conocido como una "vuelta calendárica". Los códices aztecas sugieren que durante el tiempo de una vuelta calendárica, se pensaba que el mundo era vulnerable a la destrucción, por lo que para esa fecha celebraban varios sacrificios y ceremonias religiosas para complacer a los dioses y asegurar la continuidad del mundo.

Los mayas crearon el ciclo calendárico más largo de Mesoamérica al multiplicar un tun por 20 (360 días x 20 = 7,000 días, o un katun), y un katun por 20 (7,200 días x 20 = 144,000 días, o un baktun). El calendario de cuenta larga maya estaba compuesto de 13 baktunes (144,000 días x 13 = 1,872,000 días), o 5.125,37 años. El punto de partida de la cuenta larga es el 11 de agosto de 3114 a.C., que terminó el 21 de diciembre de 2012 d.C.