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Experimento mental: Cómo resolvía Einstein los problemas difíciles

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Los experimentos mentales son una herramienta clásica utilizada por muchos grandes pensadores. Nos permiten explorar situaciones imposibles y predecir sus implicaciones y resultados. Dominar los experimentos de pensamiento puede ayudarte a enfrentarte a cuestiones difíciles y a anticipar (y prevenir) los problemas.

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El objetivo de un experimento mental es fomentar la especulación, el pensamiento lógico y cambiar los paradigmas. Los experimentos de pensamiento nos empujan fuera de nuestra zona de confort al obligarnos a enfrentarnos a preguntas que no podemos responder con facilidad. Demuestran las lagunas de nuestro conocimiento y nos ayudan a reconocer los límites de lo que se puede conocer.

“Todos los pensamientos verdaderamente sabios han sido pensados ya miles de veces; pero para hacerlos verdaderamente nuestros, debemos volver a pensarlos honestamente, hasta que echen raíces en nuestra experiencia personal”

Johann Wolfgang von Goethe

 

Experimentos de pensamiento famosos

Los experimentos de pensamiento tienen una historia rica y compleja, que se remonta a los antiguos griegos y romanos.

Un ejemplo temprano de experimento mental es la narración de Zeno sobre Aquiles y la tortuga, que data de alrededor del 430 a.C. Los experimentos mentales de Zenón tenían como objetivo deducir los primeros principios mediante la eliminación de los conceptos falsos.

En un caso, el filósofo griego lo utilizó para “demostrar” que el movimiento es una ilusión. Conocida como la paradoja de la dicotomía, implica a Aquiles compitiendo con una tortuga. Por generosidad, Aquiles da a la tortuga una ventaja de 100 metros. Una vez que Aquiles empieza a correr, no tarda en alcanzar la ventaja. Sin embargo, en ese momento, la tortuga ha avanzado otros 10 m. Para cuando lo alcance de nuevo, la tortuga habrá avanzado más. Zenón afirmó que Aquiles nunca podría ganar la carrera, ya que la distancia entre ambos aumentaría constantemente.

Descartes llevó a cabo un experimento de pensamiento, dudando de la existencia de todo lo que podía hasta que no quedó nada de lo que pudiera dudar. Su proceso nos dejó el experimento mental filosófico de “un cerebro en una cuba”.

En el siglo XVII, Galileo utilizó experimentos mentales para afirmar sus teorías. Un ejemplo es su experimento mental con dos bolas (una pesada y otra ligera) que se dejan caer desde la Torre de Pisa. Los filósofos anteriores habían afirmado que la bola pesada caería primero. Galileo afirmó que esto no era cierto, ya que la masa no influye en la aceleración.

Según la primera biografía de Galileo (escrita en 1654), dejó caer dos objetos desde la Torre de Pisa para refutar la hipótesis de la relación de la masa gravitatoria. Ambos cayeron al mismo tiempo, dando paso a una nueva comprensión de la gravedad. Se desconoce si Galileo realizó el experimento en sí, por lo que se considera un experimento mental, no físico.

En 1814, Pierre Laplace exploró el determinismo a través del “demonio de Laplace”. Se trata de un “demonio” teórico que tiene un conocimiento agudo de la ubicación y el movimiento de cada partícula existente. ¿Podría el demonio de Laplace conocer el futuro? Si la respuesta es afirmativa, el universo debe ser lineal y determinista. Si la respuesta es negativa, el universo es no lineal y existe el libre albedrío.

En 1897, el término alemán “Gedankenexperiment” pasó al inglés y comenzó a formarse una imagen cohesionada de cómo se utilizan los experimentos de pensamiento en todo el mundo.

Albert Einstein utilizó los experimentos mentales para algunos de sus descubrimientos más importantes. El más famoso de sus experimentos mentales fue sobre un rayo de luz, que se convirtió en un brillante libro infantil. ¿Qué pasaría si pudieras alcanzar un rayo de luz mientras se mueve, se preguntó? Las respuestas le llevaron por un camino diferente hacia el tiempo, que condujo a la teoría especial de la relatividad.

Tendencias naturales

En Sobre los experimentos del pensamiento, el filósofo y físico del siglo XIX Ernst Mach escribe que la curiosidad es una cualidad inherente al ser humano. Los bebés prueban el mundo que les rodea y aprenden el principio de causa y efecto. Con el tiempo, nuestra exploración del mundo es cada vez más profunda. Llegamos a un punto en el que ya no podemos experimentar sólo con nuestras manos. En ese momento, pasamos al ámbito de los experimentos de pensamiento.

Los experimentos mentales son una manifestación estructurada de nuestra curiosidad natural por el mundo.

Mach escribe:

 

Nuestras propias ideas están a nuestra disposición con más facilidad y prontitud que los hechos físicos. Experimentamos con el pensamiento, por así decirlo, con poco gasto. No debería sorprendernos que, a menudo, el experimento del pensamiento preceda al experimento físico y le prepare el camino… Un experimento del pensamiento es también una condición previa necesaria para un experimento físico. Todo inventor y todo experimentador debe tener en su mente el orden detallado antes de realizarlo.

Mach compara los experimentos mentales con los planes e imágenes que nos formamos en la mente antes de comenzar una empresa. Todos lo hacemos: ensayar una conversación antes de tenerla, planificar un trabajo antes de empezarlo, calcular cada detalle de una comida antes de cocinarla. Mach considera que esto es una parte integral de nuestra capacidad para emprender tareas complejas e innovar de forma creativa.

Según Mach, los resultados de algunos experimentos mentales pueden ser tan seguros que no es necesario realizarlos físicamente. Independientemente de la exactitud del resultado, el propósito deseado se ha logrado.

“Se puede ver que el método básico del experimento mental es igual que el de un experimento físico, es decir, el método de la variación. Variando las circunstancias (de forma continua, si es posible) se incrementa el rango de validez de una idea (expectativa) relacionada con estas circunstancias.”

Ernst Mach

Experimentos de pensamiento en filosofía

Los experimentos de pensamiento han sido una parte integral de la filosofía desde la antigüedad. Esto se debe, en parte, a que las hipótesis filosóficas suelen ser subjetivas e imposibles de demostrar mediante pruebas empíricas.

Los filósofos utilizan los experimentos de pensamiento para transmitir teorías de forma accesible. Con el objetivo de ilustrar un concepto concreto (como el libre albedrío o la mortalidad), los filósofos exploran escenarios imaginados. El objetivo no es descubrir una respuesta “correcta”, sino suscitar nuevas ideas.

Un ejemplo temprano de experimento de pensamiento filosófico esLa Alegoría de la Caverna de Platón, que se centra en un diálogo entre Sócrates y Glaucón (el hermano de Platón.)

Un grupo de personas nace y vive dentro de una cueva oscura. Al haber pasado toda su vida sin ver más que sombras en la pared, carecen de una concepción del mundo exterior. Al no conocer nada diferente, ni siquiera desean salir de la cueva. En algún momento, son conducidos al exterior y ven un mundo que consiste en mucho más que sombras.

Platón utilizó este experimento mental para ilustrar la visión incompleta de la realidad que tenemos la mayoría de nosotros. Sólo aprendiendo filosofía, afirmaba Platón, podemos ver algo más que sombras.

Al salir de la caverna, la gente se da cuenta de que el mundo exterior es mucho más interesante y satisfactorio. Si una persona solitaria saliera, querría que los demás hicieran lo mismo. Sin embargo, si vuelven a la cueva, su antigua vida les parecerá insatisfactoria. Esta incomodidad se convertiría en un malestar, lo que les llevaría a resentirse con el mundo exterior. Platón utilizó esto para transmitir su (casi compulsivamente) profundo aprecio por el poder de educarnos a nosotros mismos. Tomar el manto de tu propia educación y empezar a buscar la comprensión del mundo es el primer paso para salir de la cueva.

Pasando de las cuevas a los insectos, he aquí un experimento mental del filósofo del siglo XX Ludwig Wittgenstein.

Imagina un mundo en el que cada persona tiene un escarabajo en una caja. En este mundo, la única vez que alguien puede ver un escarabajo es cuando mira en su propia caja. En consecuencia, la concepción de un escarabajo que tiene cada individuo se basa en la suya propia. Puede ser que cada uno tenga algo diferente, o que las cajas estén vacías, o incluso que el contenido sea amorfo.

Wittgenstein utiliza el experimento mental del “escarabajo en una caja” para transmitir su trabajo sobre la naturaleza subjetiva del dolor. Cada uno de nosotros sólo puede saber lo que es el dolor para nosotros, y no podemos sentir la agonía de otra persona. Si las personas del mundo hipotético mantuvieran una discusión sobre el tema de los escarabajos, cada una sólo podría compartir su perspectiva individual. La conversación tendría poco sentido porque cada persona sólo puede transmitir lo que ve como escarabajo. Del mismo modo, es inútil que describamos nuestro dolor utilizando analogías (“siento como si un atizador al rojo vivo me apuñalara por la espalda”) o escalas (“el dolor es de 7/10”).

Experimentos de pensamiento en la ciencia

Aunque las pruebas empíricas suelen ser necesarias para la ciencia, los experimentos mentales pueden utilizarse para desarrollar una hipótesis o para preparar la experimentación. Algunas hipótesis no pueden probarse (por ejemplo, la teoría de las cuerdas), al menos no con nuestras capacidades actuales, por lo que los científicos teóricos pueden recurrir a los experimentos mentales para desarrollar una respuesta provisional, a menudo basada en la navaja de Occam.

En un artículo titulado La experimentación mental de la filosofía presocrática, Nicholas Rescher escribe:

 

En las ciencias naturales, los experimentos de pensamiento son habituales. Piensa, por ejemplo, en las reflexiones de Einstein sobre cómo sería el mundo si uno viajara a lo largo de un rayo de luz. Piensa también en la suposición de los físicos de un cuerpo que rueda sin fricción o en la suposición de los economistas de un mercado perfectamente eficiente en aras de establecer las leyes de la descendencia o los principios del intercambio, respectivamente.

En un artículo titulado Los experimentos de pensamiento en el razonamiento científico, Andrew D. Irvine explica que los experimentos de pensamiento son una parte fundamental de la ciencia. Están en el mismo ámbito que los experimentos físicos. Los experimentos de pensamiento requieren que todas las suposiciones se apoyen en pruebas empíricas. El contexto debe ser creíble y debe proporcionar respuestas útiles a preguntas complejas. Un experimento mental debe tener el potencial de ser falsificado.

Irvine escribe:

 

Así como un experimento físico suele tener repercusiones para su teoría de base en términos de confirmación, falsificación o similares, también lo tendrá un experimento mental. Por supuesto, el paralelismo no es exacto; los experimentos mentales… no incluyen intervenciones reales en el entorno físico.

¿En  Todas las personas racionales piensan como nosotros? Barbara D. Massey escribe:

 

A menudo, la crítica de los experimentos de pensamiento exige que se completen o concreten las descripciones, de modo que lo que sucedería en una situación determinada sea menos una cuestión de conjetura o pontificación. En los experimentos de pensamiento tendemos a elaborar descripciones teniendo en cuenta los últimos modelos científicos… El experimento de pensamiento parece ser un pariente cercano del experimento de laboratorio del científico, con la diferencia vital de que las observaciones pueden realizarse desde perspectivas que son en realidad imposibles, por ejemplo, desde la perspectiva de moverse a la velocidad de la luz… El experimento de pensamiento parece descubrir hechos sobre cómo funcionan las cosas dentro del laboratorio de la mente.

“No sólo vivimos en un mundo de pensamientos, sino también en un mundo de cosas. Las palabras sin experiencia no tienen sentido”

Vladimir Nabokov

Los biólogos utilizan experimentos mentales, a menudo de tipo contrafáctico. En particular, los biólogos evolutivos se preguntan por qué los organismos existen como lo hacen hoy. Por ejemplo, ¿por qué las ovejas no son verdes? Por muy surrealista que sea la pregunta, es válida. Una oveja verde se camuflaría mejor ante los depredadores. Otro experimento mental consiste en preguntarse: ¿por qué los organismos (aparte de ciertas bacterias) no tienen ruedas? De nuevo, la pregunta es surrealista, pero sigue siendo seria. Sabemos por nuestros vehículos que las ruedas son más eficientes para moverse a velocidad que las patas, así que ¿por qué no existen de forma natural más allá del nivel microscópico?

Psicología y ética – El problema del carro

Imagina la escena. Eres un transeúnte solitario en una calle por la que circula un tranvía. El conductor ha perdido el control del mismo. Si el tranvía sigue su trayectoria actual, los cinco pasajeros morirán en el consiguiente accidente. Observas un interruptor que permitiría al tranvía desplazarse a una vía diferente, donde hay un hombre de pie. La colisión le mataría a él, pero salvaría a los cinco pasajeros. ¿Presionas el interruptor?

El Problema del Carro fue sugerido por primera vez por la filósofa Phillipa Foot, y estudiado en profundidad por la filósofa Judith Jarvis Thompson. Los psicólogos y los especialistas en ética también han debatido ampliamente el problema del carrito, utilizándolo a menudo en la investigación. Plantea muchas cuestiones, como:

    • ¿Es necesario que intervenga un observador casual?
    • ¿Existe un valor medible para la vida humana? Es decir, ¿es una vida menos valiosa que cinco?
    • ¿Cómo diferiría la situación si el observador tuviera que empujar activamente a un hombre a las vías en lugar de pulsar el interruptor?
    • ¿Y si el hombre empujado fuera un “villano”? ¿O un ser querido del observador? ¿Cómo cambiaría esto las implicaciones éticas?
    • ¿Puede un observador tomar esta decisión sin el consentimiento de las personas implicadas?

La investigación ha demostrado que la mayoría de la gente está mucho más dispuesta a pulsar un interruptor que a empujar a alguien a las vías. Esto cambia si el hombre es un “villano”: entonces la gente está mucho más dispuesta a empujarle. Asimismo, se muestran reticentes si la persona a la que se empuja es un ser querido.

El problema del carrito es teórico, pero tiene implicaciones en el mundo real. A medida que avancemos hacia los vehículos autónomos, es posible que se produzcan situaciones similares en la vida real. Los vehículos pueden tener que tomar decisiones utilitarias, como desviarse hacia una zanja y matar al conductor para evitar a un grupo de niños.

El teorema del mono infinito y las matemáticas

“¡Ford!”, dijo, “hay un número infinito de monos fuera que quieren hablarnos de ese guión de Hamlet que han elaborado”.

Douglas Adams, La guía del autoestopista galáctico

En Fooled By Randomness, Nassim Taleb escribe:

Si se pone a un número infinito de monos delante de máquinas de escribir (fuertemente construidas) y se les deja aplaudir, existe la certeza de que uno de ellos saldrá con una versión exacta de la “Ilíada”. Si lo examinamos, puede ser un concepto menos interesante de lo que parece a primera vista: esa probabilidad es ridículamente baja. Pero llevemos el razonamiento un paso más allá. Ahora que hemos encontrado a ese héroe entre los monos, ¿invertiría algún lector los ahorros de su vida en una apuesta a que el mono escribiría la “Odisea” a continuación?

El teorema del mono infinito pretende ilustrar la idea de que cualquier cuestión puede resolverse mediante una aportación aleatoria suficiente, del mismo modo que una persona borracha que llega a casa acabará consiguiendo meter su llave en la cerradura aunque lo haga sin mucha delicadeza. También representa la naturaleza de la probabilidad y la idea de que cualquier escenario es factible, dado el tiempo y los recursos suficientes.

 

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