Visualizando la Ciencia

En años recientes, las representaciones visuales se han vuelto una herramienta específica y distinguible para la creación y difusión de conocimiento científico, recuperando el rol central y hasta dominante que habían perdido durante el siglo XIX.

Una simple inspección de los libros de textos dedicados a la enseñanza de la Ciencia a nivel universitario permite apreciar un notable incremento del uso de las representaciones visuales sobre las lingüísticas [1]. Tomemos, por ejemplo, la primera edición en inglés del texto de Mecánica de Arnold Sommerfeld [2]. En este libro clásico de 1952, prácticamente no hay figuras. En el libro homónimo de Landau y Lifshitz de 1960 [3], las imágenes ocupan una porción de la superficie impresa menor al 8 %. Pero esta situación se revierte en los textos más recientes, pudiendo incluso darse el caso de que la superficie ocupada por las representaciones visuales supere el 50 % del total.

A este nivel podríamos ensayar una explicación basada en el valor comunicacional de las imágenes [4] cuando se las utiliza como herramienta de enseñanza. Y esto se da en un contexto donde las nuevas herramientas informáticas (Origin, Corel-Draw, Mathematica, MatLab, etc.) permiten que la producción e impresión de imágenes de calidad pueda ser realizada por el mismo profesor sin necesidad de recurrir al auxilio de dibujantes especializados, tal como era usual hasta fines de la década de 1980.

Sin embargo, el cliché de que una imagen vale mil palabras subestima por mucho el poder expresivo de las representaciones gráficas y los diagramas [5]. Y, de hecho, vemos que esta utilización creciente de las representaciones visuales en las Ciencias Físicas en general, y en Mecánica en particular, no se da sólo a nivel de los libros de texto.

Un análisis estadístico realizado en la década de 1980 [6] mostraba que, ya entonces, el uso de las representaciones visuales en las publicaciones científicas iba creciendo en frecuencia, sobre todo en las Ciencias Naturales (física, química, biología) y en Medicina, aunque permanecía estancada en Matemáticas y en Ciencias Sociales. Al respecto podría pensarse que si los gráficos son esenciales a la Ciencia –de hecho, si son la marca de la Ciencia– entonces cabría esperar que la tasa de uso en diferentes disciplinas sea proporcional a la cientificidad de las mismas [7]. Es decir que aquellas áreas de la Ciencia que son vistas como más “duras”, más “maduras” o mejor “codificadas” –o sea las Ciencias Naturales– tendrían que exhibir mayores tasas de uso de gráficos que aquellos campos más “blandos”, “menos maduros” o menos “codificados” [8].

Por ejemplo a mediados de la década de 1980, mientras revistas como Physical Review o Journal of Physics dedicaban entre un 10 y un 15 % de su superficie publicada a representaciones visuales, este promedio descendía al 3 % en revistas de Ciencias Sociales [6]. Además, si bien un 75 % de las representaciones visuales en las publicaciones relacionadas con Ciencias Naturales eran gráficos de dos variables tipo x-y, también se comenzaban a encontrar gráficos en tres variables.

Esta tendencia observada hace más de dos décadas se ha afianzado con el correr del tiempo [7]. Los siguientes gráficos muestran un fuerte predominio de las representaciones visuales, clasificadas en ilustraciones gráficas y no-gráficas (NGI: nongraph illustrations, tales como diagramas, fotos, dibujos, etc.) sobre el uso de tablas y ecuaciones en revistas asociadas con las ciencias duras (física, química, biología, medicina), mientras que la relación se invierte en las ciencias blandas (sociología, economía, sicología). Los  paneles muestran el porcentaje de artículos que contienen cada tipo de representación (izquierda) y la proporción del área de la página ocupada por ellas (derecha).

Esta preponderancia de las representaciones visuales se ha vuelto una tendencia dominante en la práctica científica actual [9]. Esto se observa, sobre todo, cuando un científico tiene que introducir y defender sus hipótesis a través del dictado de conferencias y la publicación de artículos. Tanto en una “charla” dictada con “Powerpoint” o en un “paper” científico, los argumentos no se limitan a expresiones verbales o matemáticas sino que, con cada vez mayor frecuencia, estos involucran representaciones visuales. Se llega al punto donde, desde hace varios años, muchas editoriales aceptan imágenes en color y películas como parte de los artículos publicados simultáneamente en formato impreso y electrónico.

En resumen, tanto en los libros de texto, como en conferencias y publicaciones, los científicos tratan a las figuras como una parte integral de sus argumentos, cuya fuerza y solidez dependen de las representaciones visuales tanto como de las linguisticas [9].  Pero esta constatación sobre el uso extendido y dominante de las representaciones visuales en las comunicaciones científicas nos lleva naturalmente a plantearnos varias preguntas: ¿Es realmente posible que las imágenes sean parte integrante de un argumento científico? Y en caso afirmativo, ¿a qué nivel lo hacen y en qué contexto?

Seguramente volveremos sobre estos temas en entradas futuras.
Antes de cerrar esta entrada, permítanme mostrarles algunos ejemplos del uso de representaciones visuales en la ciencia contemporánea, más específicamente, en la Física. En la imagen vemos la foto de una pieza unidimensional de Mylar confinada en un contenedor bidimensional, publicada en Physical Review Letters en 2006 [10]. La pieza exhibe interesantes plegamientos como resultado de la interacción entre elasticidad y geometría.

La siguiente imagen, también publicada en Physical Review Letters en 2006, muestra el campo eléctrico (amarillo) para una fuente puntual (blanco) ubicada sobre un cristal fotónico simulado [11]. En este caso se pueden definir una permitividad y una permeabilidad efectiva, ambas negativas y criticamente dependientes de los bordes del cristal.

Como último ejemplo del uso de representaciones visuales en la Ciencia, la imagen que abre esta entrada corresponde a una simulación de dináminca molecular para clusters de moléculas en un solvente [12]. Las mismas se autoensamblan en estructuras cerradas, modelando la formación de cápsides víricas, es decir las estructuras poliédricas que recubren el material genético de virus esféricos.


Naturalmente, cuando descontextualizamos estas y otras imágenes producidas actualmente por los científicos, no podemos menos que preguntarnos si no sería posible reconocer en las mismas algún atisbo de intención artística.

1. Para más información sobre el tema desarrollado en esta entrada, ver A. M. Reising y R. O. Barrachina: Las visualizaciones computacionales en las rutinas científicas contemporáneas: aspectos epistemológicos de nuevos formatos representacionales, en H Faas y H Severgnini (Editores): Epistemología e Historia de la Ciencia: Selección de trabajos de las XVIII Jornadas, Vol. 14, (Área de Filosofía del Centro de Investigaciones "María Saleme Burnichon" de la Facultad de Filosofía y Humanidades, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, 2008) ISBN 978-950-33-0669-7. Varias de las ideas expuestas aquí se han tomado y adaptado de este artículo. 
2. A. Sommerfeld: Mechanics (New York: Academic Press Inc., 1952.
3. L. D. Landau and E. M. Lifshitz: Mechanics (Oxford: Pergamon Press, 1960).
4. B. Latour: Drawing things together, en Representation in scientific practice, editado por Lynch M and Woolgar S (Cambridge, MA: MIT Press, 1990), página 19.
5. P. Kitcher and A. Varzi: Some Pictures Are Worth, Philosophy 75 (3), 377-381 (2000).
6. W. S. Cleveland: Graphs in Scientific Publications, The American Statistician 38, 261 (1984).
7. D. Arsenault, L. D. Smith and E. A. Beauchamp: Visual Inscriptions in the Scientific Hierarchy, Mapping the “Treasures of Science”, Science Communication 27, 376 (2006).
8. L D. Smith, L. A. Best, D. A. Stubbs, J. Johnston and A. B. Archibald: Scientific Graphs and the Hierarchy of the Sciences: A Latourian Survey of Inscription Practices, Social Studies of Science 30 (1), 73-94 (2000).
9. L. Perini: The Truth in Pictures, Philosophy of Science 72, 262 (2005).
10. L. Boué, M. Adda-Bedia, A. Boudaoud, D. Cassani, Y. Couder, A. Eddi and M. Trejo: Spiral Patterns in the Packing of Flexible Structures, Phys. Rev. Lett. 97, 166104 (2006).
11. T. Decoopman, G. Tayeb, S. Enoch, D. Maystre and B. Gralak: Photonic Crystal Lens: From Negative Refraction and Negative Index to Negative Permittivity and Permeability, Phys. Rev. Lett. 97, 073905 (2006)
12. D. C. Rapaport: Role of Reversibility in Viral Capsid Growth: A Paradigm for Self-Assembly, Phys. Rev. Lett. 101, 186101 (2008).