Eddington y los mitos de la expedición al eclipse solar de 1919

«Una buena regla es no confiar demasiado en los resultados experimentales, hasta que no sean confirmados por la teoría.«

Sir Arthur Stanley Eddington (1882-1944), astrofísico británico

Arthur Eddington fue uno de los grandes personajes de la física en el siglo XX. A su talento científico había que añadir la pasión y convicción con la que defendía sus ideas. Esto bien lo pudo atestiguar el joven Chandrasekhar al que las críticas de Eddington -erróneas como luego se demostraría- a su predicción del tamaño máximo de las enanas blancas (que implícitamente apuntaba a la existencia de agujeros negros) hicieron cambiar de área de investigación. Ésta sólo fue una de las muchas ocasiones en las que el “ardor científico” de Eddington se puso en juego, y con seguridad no la más conocida. Ese puesto de honor quizás pueda darse a todo lo que rodeó la expedición científica de 1919 para observar un eclipse solar, y que tradicionalmente se considera la primera verificación experimental de la relatividad general.

La historia de la expedición es bien conocida: el objetivo era tomar fotografías de las estrellas que se encontraban en la línea visual del Sol durante el eclipse, para luego compararlas con fotografías nocturnas de esas mismas estrellas. El campo gravitatorio del Sol debería curvar los rayos de luz provenientes de dichas estrellas según la predicción de Einstein, por lo que debería medirse un desplazamiento en la posición aparente de las estrellas. Dicho desplazamiento podría tener un valor pequeño de acuerdo con una predicción anterior de Einstein en la que se ignoraba la curvatura del espacio-tiempo (predicción que se vino en etiquetar como “newtoniana”), o un valor más elevado de ser correcta la predicción de la relatividad general. La tercera posibilidad -que no hubiera desplazamiento en absoluto- se consideraba sólo remotamente, ya que hubiera supuesto una revolución física. Según cuenta la historia, el resultado de la observación proporcionó resultados consistentes con la relatividad general, siendo la primera de las incontables constataciones que dicha teoría iba a recibir.

Esta historia dio también lugar con el tiempo a una especie de mito dentro de la comunidad física y de filósofos de la ciencia, según la cual la pretendida constatación de la relatividad general no fue tal, ya que los resultados eran muy poco fiables. Se produjo entonces -de acuerdo con el mito- por parte de Eddington una combinación de sesgo (intencionado o no) a la hora de analizar los datos y de gran elocuencia a la hora de “vender” los resultados como verificación empírica de la relatividad general. Los motivos que se argumentan para este sesgo son de índole científica y político/morales. En relación a lo primero, Eddington era uno de los grandes defensores de la teoría de la relatividad general, en una época en la que la comunidad física era en general escéptica al respecto. Hay que recordar en ese sentido otra anécdota de Sir Arthur en la que un periodista le comentaba en relación a la relatividad general que él era una de las tres personas en el mundo que la entendían, a lo que Eddington respondió -con sorna británica- “¿y quién es la tercera?”. En relación a lo segundo, Eddington era una persona de fuertes convicciones morales y pacifistas, y podría pensarse que el hecho de que un británico verificara la teoría presentada por un alemán ayudaría a la distensión en un momento en el que justo acababa de finalizar la Primera Guerra Mundial. A modo de resumen, tal como apunta Stephen Hawking en “Una Breve Historia del Tiempo”:

«Sus mediciones fueron o bien pura suerte, o un caso de saber de antemano el resultado que querían obtener.»

En línea a lo anterior hay que señalar que la expedición al eclipse fue en realidad doble, una a la Isla Principe, en la costa occidental de África, liderada por Eddington, y otra a la ciudad de Sobral, al norte de Brasil, liderada por Frank Watson Dyson (a la sazón líder global de las dos expediciones). Cada una de las expediciones tenía un equipamiento diferente, y obtuvieron diferentes mediciones parcialmente contradictorias entre sí. El que durante el proceso de depuración de los datos se descartaran algunas placas fotográficas que podrían no apoyar la predicción einsteniana refuerza el convencimiento de los que ven la larga mano de Eddington manipulando el experimento.

Sin embargo, una vez analizada toda la evidencia parece que en realidad no hubo manipulación alguna, y que la conclusión a la que se llegó en su momento era la más razonable. Toda la historia está muy bien descrita en un estudio de Daniel Kennefick, de la Universidad de Arkansas, titulado

• Not Only Because of Theory: Dyson, Eddington and the Competing Myths of the 1919 Eclipse Expedition

que fue publicado en las actas de la 7ª Conferencia sobre la Historia de la Relatividad General. Es realmente un trabajo muy interesante que recupera las circunstancias históricas en las que se realizó el experimento, los detalles técnicos (a nivel popular) del equipamiento y el modo en que se realizaron las mediciones, y todo el trabajo de investigación para acceder a las placas originales de las expediciones y los re-análisis que se hicieron sobre las mismas. Resulta sumamente curioso detenerse a pensar cómo podía realizarse hace casi 90 años un experimento de este tipo: no había telescopios en serie como ahora (por lo que había que lidiar con datos obtenidos con equipamiento muy dispar), las expediciones duraban meses, el cálculo de las desviaciones se realizaba poniendo las placas una contra la otra y usando un micrómetro, y los ajustes se realizaban a mano por parte de computadores humanos.

A modo de resumen del estudio de Kennefick -y recomiendo totalmente su lectura a todos los que gusten de la historia de la ciencia- no hay nada que indique que hubo sesgo en el análisis de los datos, máxime cuando la mayor parte de los mismos (y en concreto los que finalmente se tomaron como buenos) fueron realizados de manera independiente de Eddington por Dyson, cuya postura sobre la relatividad no era ni mucho menos la del primero. Más aún el re-análisis de los datos que se realizó en 1979 confirma que las suposiciones sobre los mismos que realizaron Eddington y Dyson están justificadas, y que el resultado está en concordancia con la predicción de Einstein (y desde luego refuta la predicción “newtoniana”).

Es interesante el hecho de que historias como ésta (no es la única, otro día hablaremos de alguna otra) se propaguen tanto dentro de la comunidad científica. Suele decirse que no hay mayor placer para un físico experimental que refutar empíricamente a un físico teórico. Quizás habría que añadir que no hay mayor placer para un físico teórico (y puede que para un filósofo de la ciencia) que señalar el sesgo de los datos de un trabajo experimental.