Esto no es un post sobre física

por Anxo Sánchez el 15/02/2016

Captura de pantalla 2016-02-11 a las 14.12.32Hace unos días, tuvo lugar en mi universidad un workshop de jóvenes investigadores en sistemas complejos, patrocinado por la Complex System Society, la Universidad de Southampton y la Fundación Sicomoro. Uno de los temas que surgió fue el de la interdisciplinariedad y la división de la ciencia en disciplinas y sus consecuencias. Y este tema, como cualquier otro, puede plantearse desde un punto de vista científico. No es necesario inventar la pólvora porque ya existe la cienciometría (aunque este link a Wikipedia en español lo presenta un poco pobre, me parece mejor el inglés de scientometrics), pero aunque no haga falta los físicos siempre estamos dispuestos a hacerlo. Por eso traigo hoy aquí un artículo en el que un grupo de físicos (que quizá no lo sean), hacen algo que quizá sea física (o quizá no), para entender la estructura del conocimiento en física. Porque como seguro que ya sabe a estas alturas, paciente lector, yo soy físico, o quizá (ya) no, y me gusta mirarme el ombligo, aparte, como verá, de que no tengo abuela.

Empecemos por el principio: el artículo de marras. Es un trabajo titulado "A century of physics" ("Un siglo de física") que R. Sinatra, P. Deville, M. Szell, D. Wang y A.-L. Barabási publicaron en octubre pasado en Nature Physics. La pregunta que se hacen los autores para comenzar su investigación es ¿qué es la física? Dejando de lado la respuesta directa (pero interesante) del recientemente fallecido físico galés Sam Edwards, "física es lo que hacen los físicos", los investigadores recurren a algo tan de moda como el big data, utilizando la base de datos de la Web of Science (los lectores que están en instituciones de investigación españolas pueden acceder aquí, como seguramente sabrán). Analizando todos los registros de la base de datos (27 millones), encuentran 2.4 millones de artículos publicados en revistas de física, entendiendo por revistas de física aquellas que tienen la física en su título (como nombre o adjetivo). El problema es que hay muchos artículos bien conocidos entre los físicos (como por ejemplo el que abrió las puertas al estudio del caos) que no están publicados en esas revistas, por lo que los investigadores buscaron también en otras. Para ello se fijaron en las citas recibidas desde revistas de física y referencias del artículo a revistas de física; si esas referencias eran superiores a las predichas por un modelo nulo que básicamente asigna citas al azar entre todos los artículos teniendo en cuenta el año, el artículo era identificado como de física. Esto añade otros 3.2 millones de artículos a nuestro campo. Este algoritmo se validó comparando con una revista no de física, Proceedings of the National Academy of Sciences USA que la revista, que asigna campos a los artículos, identificaba como de física. El resultado fue un 92.4% de artículos de física correctamente identificados, y solo un 0.5% de los demás identificados como de física. Por tanto, parece que podemos aceptar razonablemente el resultado del análisis.

fisica de la fisica 1Figura 1. Arriba: Artículos clasificados como el núcleo ("core") de la física (azul) y como física interdisciplinar (salmón) o física publicada en revistas no de física. Abajo: test con los artículos publicados en Proc. Natl. Acad. Sci USA.

Un análisis que nos indica que la física contiene un componente mayoritario de interdisciplinariedad, lo cual me hace sentirme especialmente orgulloso (ya le avisé de que no tengo abuela). Siempre he sostenido que a mí, en la Facultad, me enseñaron a afrontar y resolver problemas con un bagaje de herramientas que viene de la física, pero que en realidad son mucho más amplias (porque detrás están las matemáticas, claro, ya hablaba Wigner de "la irrazonable efectividad de las matemáticas"). Entre esos artículos interdisciplinares, según indican los autores del trabajo, hay varios que han merecido el premio Nobel, adenás de otros que han tenido una enorme influencia en el núcleo de la física (el modelo de Hubbard o el de Hopfield, por ejemplo).

¿Qué relación hay entre la física y el resto de disciplinas científicas medidas por la Web of Science? Si en 1945 los artículos publicados en revistas de física eran un 4% del total, en 1980 se alcanzó el 10%, porcentaje que ha permanecido más o menos constante. Si incluyeramos la física interdisciplinar, estaríamos hablando de un 22% de toda la producción científica, lo que habla de la profunda relación de la física con el esfuerzo investigador en general. Ahora bien, ¿cuánto se escuchan unas disciplinas a otras? Una manera de medirlo es, de nuevo, a través de las citas. Como muestra la figura 2, en los años 50 el núcleo de la física se miraba sobre todo a sí mismo, y era observado atentamente por la física interdisciplinar, mientras que prácticamente no hay impacto de los trabajos en física fuera de la física y viceversa (pero el poco impacto es mucho mayor para la física interdisciplinar, lógicamente). En los años 90, el núcleo de la física empieza a referirse algo menos a sí mismo y algo más a la interdisciplinar, pero ésta última empieza también a ser más auto-referente, como si se estuviera creando una especie de disciplina aparte (también, siendo perversos, se podría pensar que si la gente sale de su campo es porque no es suficientemente bueno en lo que hace y tiene que pescar fuera, pero yo no soy perverso). Es pronto para decir cómo seguirá evolucionando esta relación, pero para mí no sería bueno que la física interdisciplinar se mirara demasiado el ombligo, porque correría el riesgo de desconectarse de los problemas que importan en otros campos y en los que puede ayudar.

Captura de pantalla 2016-02-11 a las 13.13.51Figura 2. Citas entre los distintos campos. Las flechas indican las citas entre campos y los números la relación entre el número de citas y el esperable de un modelo nulo aleatorio. El tamaño de los círculos corresponde al número relativo de artículos. Derecha: datos para la década 1950-60. Izauierda: 1990-2000.

Pero veamos un poco más en detalle como es la estructura de la física. Para clasificar los trabajos en subgrupos, los investigadores utilizan el esquema conocido como Physics and Astronomy Classfication Scheme (PACS), que permite encajar todos los trabajos en diez grandes disciplinas. Esto no es fácil, porque sólo algunas revistas utilizan este esquema, pero los investigadores aguzaron el ingenio y utilizaron los PACS de las referencias de los artículos para intentar asignarles un área. Esto funcionó para casi dos millones de artículos, lo que es un 40% del total, así que es una muestra importante. El resultado del análisis por subcampos se muestra en la figura 3:

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Figura 3. Citas entre los distintos subcampos de la física.

Es interesante ver cómo la física aparece dividida entre tres grandes áreas, con muy poca relación entre ellas: una que contiene electromagnetismo y física atómica, molecular y de plasmas, una segunda de física de partículas, nuclear y astrofísica, y finalmente otra de física interdisciplinar y de materia condensada. En el nexo de unión entre ellas aparece lo que los PACS denominan como física general. Es notable el grado de autoreferencia dentro de cada una de estas áreas, pero es muy destacado el caso del área de física de partículas y astrofísica. No puedo decir que me sorprenda, dado que hace ya mucho que pienso que estas disciplinas están un poco a su bola, por así decirlo, y subjetivamente a mí, como físico, me interesan bastante poco y me aportan menos. Cuando escribo esto se anuncia una rueda de prensa para hablar, posiblemente, de la detección de las ondas gravitacionales (aquí explicadas para su abuela), y la verdad, a mí, bueno, me parece que está bien (a ver, no, está muy bien, por lo que supone de confirmar por enésima vez los cálculos de la relatividad general de Einstein, tampoco exageremos), pero vamos, que no pienso conectarme a la rueda de prensa en directo. Parece, en todo caso, que el sentimiento es mutuo. Por otro lado, estas disciplinas que viven en su propio mundo dan lugar a trabajos cuya vida media (medida por el tiempo durante el cual se citan) es muy corto (lo que indica que si no se habían ido a otros campos no es porque fueran particularmente brillantes en el suyo, porque no dejan huella), dejando aparte que en la literatura sobre innovación se muestra que estas "monoculturas" normalmente acaban por extinguirse (véase por ejemplo este libro). Veremos.

Toda esta evidencia (y más que aporta el trabajo pero que omito por no extenderme) apunta en la misma dirección: la pregunta "¿Qué es la física?" no tiene una respuesta clara ni mucho menos. Y el problema es que esta pregunta se hace cada vez más, en comités de selección de personal o en evaluación de proyectos. Uno de los criterios más habituales para determinar si una investigación es en física o no era el que los resultados se recogieran en revistas de física; vemos aquí que, claramente, este criterio no es bueno. Esto apunta al absurdo de este tipo de debates, centrados en las palabras, en poner puertas al campo (científico), en poner barreras de entrada, en vez de en valorar si la investigación es de calidad o no, o si es relevante o no. Lo que está claro es que esta manera de abordar la pregunta abre muchas puertas interesantes a la investigación futura: se podría intentar comprobar cosas como la teoría de los paradigmas de Kuhn, o utilizar estos análisis para identificar futuras áreas importantes de investigación.

Para terminar, diré que me gustaría mucho ver este tipo de estudio hecho en todas las disciplinas (particularmente, me encantaría verlo en Matemáticas, área de conocimiento en la que teóricamente estoy yo como catedrático de Matemática Aplicada). Y me da a mí que a mis amigos economistas de NeG también les gustaría verlo en su área... Pero claro, el correspondiente artículo recogiendo los resultados de la investigación, ¿sería física? ¿Sería economía? ¿Existe el conjunto de los conjuntos que no se contienen a sí mismos? Madre mía...

Libertad febrero 15, 2016 a las 09:17

Gracias Anxo, muy interesante. De acuerdo contigo en lo absurdo de la discusión sobre si una determinada investigación “es física” o “es economía”. En economía también es muy común esto de cuestionar un trabajo porque “no es economía”, crítica que he oído bastantes veces sobre mi propia investigación. Mi respuesta siempre es la misma: pues es que me da igual. Con las herramientas de que dispongo, que provienen de una formación en economía, intento responder a preguntas que me parecen interesantes. El resultado se debe juzgar por su relevancia y la credibilidad de sus resultados, no por si “cuenta” como economía o no.

Anxo Sánchez febrero 15, 2016 a las 09:19

200% de acuerdo, Libertad. Sólo hay investigación buena y mala sobre preguntas interesantes o marginales. Lo malo es que esto no ha llegado todavía a los procedimientos de selección de personal en nuestro país.

Alf febrero 15, 2016 a las 11:49

Estimdo Sr. Sánchez, afirmar que lo más importante del descubriminento de las ondas gravitacionales es que permiten verificar las predicciones de la Relatividad General demuestra efectivamente muy poco interés en el campo de la astrofísica. Es como decir que el principal interés de la detección en los años 30 de ondas de radio procedentes de fuentes extraterrestres consistió en que sirivieron para comprobar las ecuaciones de Maxwell

Anxo Sánchez febrero 15, 2016 a las 12:02

Tienes mucha razón, Alf. Disimulo muy mal, sobre todo cuando no lo intento siquiera. Desde que hice la carrera, la astrofísica me interesa poco tirando a nada. Y por eso destaco lo único que a mí subjetivamente me parece interesante de las ondas gravitacionales.

NudoMarinero febrero 15, 2016 a las 13:01

«…estas “monoculturas” normalmente acaban por extinguirse»
No he tenido la oportunidad de leer el libro ¿La monocultura sería en este caso la astrofísica o alguna rama dentro de ella?

En la evaluación de la calidad independientemente de la etiqueta estoy totalmente de acuerdo, pero, en cuanto a la evaluación de la relevancia (preguntas interesantes o marginales), tengo dudas. En un post anterior (http://nadaesgratis.es/anxo-sanchez/particulas-lobunas-o-bosones-de-higgs) mencionas un tema parecido y hay una discusión interesante en los comentarios. Yendo a un tema concreto, España es una potencia mundial en astrofísica, uno de los campos con más autoreferencia. ¿Habría que considerar un cambio a la luz de los resultados de ese estudio? Viendo la historia de España, ¿no se corre el riesgo de debilitar una rama científica en la que se destaca para, finalmente, no redirigir los recursos o hacerlo de forma ineficiente hacia otras áreas? ¿Cómo decidir el interés científico en temas de ciencia básica? Por último, acabo de leer que Australia ha decidido que, en cuestiones de cambio climático, ya se sabe todo lo que hay que saber y va a despedir a 230 científicos del área y a recolocar a 350 más. Ellos han decidido que no es una pregunta interesante o han usado esa excusa para recortar en un área incómoda.

Anxo Sánchez febrero 15, 2016 a las 13:08

Gracias NudoMarinero, las “monoculturas” son cualquier cosa que sólo se centra en sí misma. Obviamente eso no es verdad en ninguna de las subareas identificadas con los datos en la mano, ya que tienen conexiones con las otras, aunque sean pocas. Pero es aproximadamente verdad en las subareas del triángulo inferior derecho de la Figura 3, que serían las que en esta interpretación serían más susceptibles de acabar subsumidas en sí mismas.

El otro punto que planteas es efectivamente muy difícil y no tengo ninguna receta fácil para tratarlo. En el post que mencionas ya discutimos largo y tendido sobre ello sin llegar a ninguna varita mágica. Yo no creo que se pueda matar la astrofísica española de la noche a la mañana, pero sí que se podrían tomar algunas medidas correctoras de lo que al menos yo percibo como un sobrepeso de esta subarea en la física española. Por ejemplo, los contratos Ramón y Cajal se conceden en proporción a los que se piden, lo cual perpetúa las distribuciones de fondos entre subareas. Se podría cambiar este criterio, decidiendo exógenamente cuántos contratos se conceden a qué áreas. Habría que pensar despacio sobre esta y otras medidas y como dices sería necesario calibrar bien cómo se reasignan… Difícil, pero mantener el status quo tampoco es la mejor opción, creo, por lo que sería bueno dedicar a unos cuantos tipos listos (de verdad) a pensarlo con cuidadito.

Anxo Sánchez febrero 15, 2016 a las 13:28

Al hilo de lo anterior, justo acabo de ver el preprint que pongo debajo. No conozco los detalles ni mucho menos, pero los autores son gente seria y seguro que su propuesta merece como mínimo un análisis cuidadoso.

Evaluating the impact of interdisciplinary research: a multilayer network approach

Nowadays, scientific challenges usually require approaches that cross traditional boundaries between academic disciplines, driving many researchers towards interdisciplinarity. Despite its obvious importance, there is a lack of studies on how to quantify the influence of interdisciplinarity on the research impact, posing uncertainty in a proper evaluation for hiring and funding purposes. Here we propose a method based on the analysis of bipartite interconnected multilayer networks of citations and disciplines, to assess scholars, institutions and countries interdisciplinary importance. Using data about physics publications and US patents, we show that our method allows to reveal, using a quantitative approach, that being more interdisciplinary causes — in the Granger sense — benefits in scientific productivity and impact. The proposed method could be used by funding agencies, universities and scientific policy decision makers for hiring and funding purposes, and to complement existing methods to rank universities and countries.

Evaluating the impact of interdisciplinary research: a multilayer network approach
Elisa Omodei, Manlio De Domenico, Alex Arenas

http://arxiv.org/abs/1601.06075

Therfer Warn febrero 16, 2016 a las 11:22

Hola Anxo, felicidades por tu reflexión :-)

Por otra parte, añadir dos cosas:

– El grupo de Álex Arenas creo que en su paper (arxiv) hace un análisis de red complementario a los otros muy interesante, en especial al conectar lo que hacemos los físicos con las patentes…

– Los que nos dedicamos a la ‘física interdisciplinar’, tenemos muuchos problemas para que nos ubiquen en estos mundos académicos…porque a veces no autoreferenciarse y pretender conectar campos diversos del conocimiento humano hace que no te consideren ‘serio’…

un abrazo

@therfer

Diego febrero 15, 2016 a las 16:14

Estimado Anxo, detecto cierta acritud en sus referencias a la física de partículas y la astrofísica. No veo qué problema hay en que unas disciplinas, con un alcance de estudio tan delimitado, tenga un nivel tan alto de auto-referencia. Por otro lado, como en cualquier otra área de la física, o en otras disciplinas, habrá trabajos más relevantes que otros. Pero deducir de ahí que estás áreas tan fundamentales se van a extinguir es un poco temerario. Por no decir que decir que comparar el funcionamiento del universo, que es de lo que en el fondo se ocupan estas áreas de la física, con una cultura flirtea con las tesis de los defensores del relativismo cultural.

Anxo Sánchez febrero 15, 2016 a las 16:20

Estimado Diego, lo siento pero no. Esta frase es la que me hace saltar cada vez que hablo de este tema: “el funcionamiento del universo, que es de lo que en el fondo se ocupan estas áreas de la física…”. Esto es FALSO. Saber que un protón está formado por quarks me dice básicamente cero sobre “el funcionamiento del universo”. El universo es un sistema jerárquico con distintos niveles de complejidad, y lo que emerge de un nivel es lo que actúa de componente en otro, y todos los niveles son importantes. Si yo quiero entender por qué el agua existe en forma sólida, líquida o gaseosa, ¿en qué me ayudan la física de partículas y la astrofísica? En estrictamente nada. Hay unas moléculas, perfectamente descritas sin referencia alguna a quarks y leptones, y hay una rama de la física, que es tan fundamental para entender el universo como las partículas, que es la mecánica estadística, que es la que me explica las fases del agua. Y de la misma manera, saber qué pasó antes del tiempo de Planck en el origen del universo, ¿me ayuda en algo a entender las fases del agua? No, amigo Diego, no soy ningún relativista cultural. Lo que ocurre es que la gente que hace partículas y astrofísica ha vendido al público en general que son ellos los que estudian “el funcionamiento del universo” y los demás somos poco menos que unos inútiles. Y estoy muy harto de esta arrogancia, sobre todo, por FALSA.

Diego febrero 15, 2016 a las 20:44

Entonces Anxo no creo que el problema radique en la física de partículas o la astrofísica, o en la estadística o la física de los sistemas no lineales, sino en las personas que se dedican a ello. Si hay profesionales que comparan peyorativamente una disciplina con la suya en la que trabajan, intentando dotarse de paso de un estatus superior (infructuosamente en el fondo, creo yo), como mucho se descalifican como personas. Pero, a pesar de su actitud arrogante, no descalifican la propia disciplina, porque el único juez de cualquier disciplina científica es la propia naturaleza. Por lo tanto, sí, es mezquino descalificar el campo en el que trabaja alguien con el fin de minusvalorar a las personas que en él trabajan. Y sí, es falso que los únicos campos que se ocupan de la naturaleza sean la física de partículas y la astrofísica. Pero también es falso lo contrario. Responder a un ataque sin fundamento como ése en los mismos términos no resuelve el problema, que en realidad es de comportamiento humano y no de qué manifestaciones de la naturaleza son más relevantes que otras. Porque, de la misma manera que no es falso que la mecánica estadística “diga cero” sobre el “funcionamiento del universo”, también no es falso que lo haga el hecho de que un protón esté formado por quarks. En realidad, todo dice algo sobre el funcionamiento del universo. Lo que creo es que no hay que caer en los mismos errores.

Anxo Sánchez febrero 15, 2016 a las 20:44

Yo no veo en mi respuesta que haya dicho barbaridades como la que mecánica estadística explique el funcionamiento del universo, o que la mecánica estadística necesite más financiación porque es lo que explica el funcionamiento del universo. Esto solo se lo he oído decir a físicos de partículas y astrofísicos. Esa es la diferencia. Y que conste que a mí me interesan igual de poco otros campos de la física, como me interesan igual de poco otros campos de la ciencia, pero no he visto la misma arrogancia ni de lejos. Y de infructuosamente nada, por cierto, que bien que sacan un montón de dinero que a otros no nos dan. Ejemplo, el LHC de Ginebra, que se justifica diciendo precisamente que es para entender la estructura del universo. En fin, que no somos todos iguales ni cometemos los mismos errores.

Bel y Ana febrero 16, 2016 a las 11:06

Yo no soy físico. Y estoy totalmente de acuerdo con usted, creo. Y aprovechando que estamos en una época de indignación y “quejiquismo” autodestructivo, yo, además, no aguanto la visión que se de en los medios de la cosmología, la teoría de cuerdas o la materia oscura. No digo que no haya materia oscura, o multiversos u 11 dimensiones rondando por ahí… pero pareciera que son dogmas de fe cuando algún divulgador quiere epatar.
Un saludo.

Anxo Sánchez febrero 16, 2016 a las 16:39

Gracias Bel y Ana. Y lo peor es cuando se hablan de supuestas teorías físicas, como los multiversos que tú has mencionado, la teoría M y engendros similares, que no pueden ser físicas desde el momento en que ni siquiera son testables experimentalmente. Pero en fin, los físicos de partículas y los astrofísicos son los listos, y los demás los tontos. Hasta que algún niño chille “el emperador está desnudo”…

Miguel febrero 20, 2016 a las 22:13

El desdén hacia la física interdisciplinar no es sólo frecuente en astrofísicos y físicos de partículas.

Años atrás, cuando hacía el doctorado en física en la universidad de Barcelona, me encontré con que el plan de estudios de la UB me obligaba a escoger dos “trabajos de investigación”. Estos trabajos, que en principio nada tenían que ver con mi tesis doctoral (en teoría de la información cuántica), tenía que elegirlos de una larga lista en la que primaban temas de física de partículas y cosmología.

Como no quería perder un año de doctorado a lo tonto, fui a ver al jefe de estudios, a la sazón un físico teórico de la materia condensada. Le expliqué que no me parecía justo que, mientras mis compañeros de física de partículas y cosmología podían escoger temas afines a sus investigaciones o incluso directamente ofertados por su director de tesis, yo no encontraba en la lista de marras nada remotamente relacionado con la teoría de la información cuántica.

Su respuesta fue tajante: “sí, pero es que éste es un programa de física, no de teoría de la información”.

Al final, acabé haciendo un trabajo sobre cosmología. Mi supervisor no quiso darme un proyecto de investigación real (me mandó hacer un resumen de chorrocientos libros de cosmología), y cada día me preguntaba que qué tal en el laboratorio. Nunca se creyó que yo también era un físico teórico: ¿cómo iba a serlo, si no trabajaba ni en materia condensada, ni en partículas, ni en cosmología?

Jaime de B. febrero 17, 2016 a las 19:33

Lo que molesta del tratamiento que se da a la ciencia en los medios es la banalidad. Quizá el ejemplo más evidente (y perverso, por su formato serio y alta capacidad de embaucamiento) sea el horrible programa de Punset, con esas entrevistas a espabilados académicos vendedores de humo, genios de la auto-propaganda, y esos reportajes grandilocuentes que presentan avances raquíticos o teorías que no pasan de lo hipotético como asombrosas epopeyas de la sabiduría. Al descubrimiento de las ondas gravitacionales había que darle mucho bombo porque tenía que ver con Einstein y Einstein es, ya se sabe, un icono cultural de nuestro tiempo, como Marilyn o Lennon. Ocurrió algo similar con el bosón de Higgs, partícula predicha por el ‘modelo estándar’, pero que, por haber sido llamada “la partícula de Dios” y encontrada en el super-caro y super-mediático LHC, tenía que ser por fuerza un notición. Lo que no parece importar (y los medios no mencionan) es que tanto las O.G. como el Higgs no representan ningún avance, son física muy vieja: un siglo en el primer caso y más de 40 años (el “modelo estándar” se cierra en 1973, aunque la partícula ya fue postulada hace 52 años) en el segundo. Nadie tenía la menor duda de que se encontrarían las unas y el otro. No estaría de más que alguno de los invitados de Punset reconociera, por ejemplo, que la física teórica fundamental lleva casi medio siglo estancada, sin producir otra cosa que las fábulas esas que usted menciona.

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