El mayor error de los psicólogos es utilizar jóvenes universitarios en sus experimentos

Los psicólogos estudian el comportamiento humano gracias a estudios experimentales que utilizan como cobayas, normalmente, jóvenes universitarios de países desarrollados que ofrecen sus servicios a cambio de cierta retribución. Los resultados de dichos experimentos podrían estar sesgados porque los universitarios son bichos raros (weirds) y no representan a una persona psicológicamente normal (un humano promedio). Al menos así lo afirma un polémico artículo publicado en Behavioral and Brain Sciences escrito por el antropólogo Joseph Henrich y los psicólogos Steven Heine y Ara Norenzayan, todos de la Universidad de British Columbia, en Canadá, titulado ”Beyond WEIRD: Towards a broad-based behavioral science.” Nos lo cuenta Dan Jones, “Psychology: A WEIRD View of Human Nature Skews Psychologists’ Studies,” Science 328: 1627, 25 June 2010.

Utilizar a estudiantes universitarios de países desarrollados como cobayas crea una falsa imagen del comportamiento humano. Los autores interpretan la palabra WEIRD (raro en inglés) como las siglas que corresponden a las iniciales de las palabras Western, Educated, Industrialized, Rich, y Democratic, es decir, corresponde a jóvenes con una cultura occidental, buena educación, de países industrializados, ricos y democráticos. Muchos psicólogos extrapolan sus resultados experimentales sobre el comportamiento humano obtenidos con jóvenes WEIRD a todos los humanos. Sin embargo, los estudios que se repiten en países con culturas muy diferentes a la nuestra muchas veces obtienen resultados completamente diferentes.

Un  estudio desarrollado en 2008 por Jeffrey Arnett de la Universidad de Clark, en Worcester, Massachusetts, publicado en la revista American Psychologist, demostró que en las seis revistas más prestigiosas en psicología, el 68% de los estudios publicados entre 2003 y 2007 utilizaban como sujetos de estudio a norteamericanos, el 27% a británicos, canadienses, australianos, neozelandeses o europeos. En los estudios norteamericanos el 67% de los sujetos eran jóvenes universitarios y en los demás la cifra alcanza el 80%. En total estimaron que los WEIRD corresponden a casi el 96% de los cobayas humanos en los experimentos.

Not only do psychologists use WEIRD people, they also use weird, highly artificial experiments,” Nicolas Baumard, antropólogo de la Universidad de Oxford, U.K.

Por ejemplo, los resultados de un test sobre la ilusión visual de Müller-Lyer son fuertemente dependientes de la edad del sujeto y de su cultura. Qué línea te parece a tí más larga, la A o la B. Obviamente, la B.  ¿Cuánto más larga te parece? Seguramente dirás que un 10%, más o menos, más larga. Sin embargo, esta respuesta, como indica la figura de la derecha depende fuertemente de la cultura del sujeto estudiado. Curioso.

Obviamente, no habría problema si los WEIRD correspondieran a un humano medio, sin embargo, muchos estudios parecen indicar que no es así. Las diferencias interculturales observadas quizás no sólo sean debidas a que los sujetos estudiados son WEIRD, sino que también los propios psicólogos que diseñan y dirigen dichos estudios también lo son. Henrich, Heine y Norenzayan recomiendan que se contextualicen adecuadamente los resultados de los estudios y que se interpreten teniendo en cuenta que todos los estudios no se pueden generalizar a la humanidad en su conjunto.

Los psicólogos utilizan la estadística para sus estudios y la estadística es la rama de las matemáticas en la que los resultados son más difíciles de interpretar, así que no no es raro que muchos resultados publicados en revistas de psicología estén sesgados. Si en física de partículas elementales lo están, como no lo van a estar en antropología, psicología y ecología humana.

PS (30 junio 2010): En Nature también nos cuentan (en tercera persona) esta noticia los mismísimos autores del artículo original, Joseph Henrich, Steven J. Heine, Ara Norenzayan, “Most people are not WEIRD,” Nature 466: 29, 01 July 2010. ¡Cosas de Nature! Por publicar en Nature hasta publicar un comentario sobre un artículo propio publicado en otra revista… si lo aceptan que no quede.

VIII Carnaval de Física: Por qué un barco sin motor se mueve en agua salada pero no en agua dulce

Lo que caracteriza a una revista de alto índice de impacto, como Nature Physics, es la baja tasa de aceptación de artículos: sólo el 10% de los artículos enviados acaban siendo publicados. Más aún, el 70% de los artículos ni siquiera pasan por revisores externos, siendo rechazados directamente por los editores de la revista. Y no son rechazados porque sean malos, sino porque así tiene que ser para que la revista tenga un alto índice de impacto. Un artículo publicado en Nature Physics tiene que ser un artículo que llame la atención. Bueno, en realidad el editor principal afirma que además de llamar la atención tiene que provocar un impacto a largo plazo y ser de importancia fundamental. Lo dicho, que los medios y blogs como éste se hagan eco de dicho artículo. Os recomiendo el Editorial, “Leave to appeal,” Nature Physics 6: 395 (2010). Al grano. ¿Por qué un barco sin motor …? Gracias a la difusión.

Atrévete y haz el experimento en tu propia casa. Hay que tener paciencia, eso sí. Coloca un barco de juguete en un baño ancho con agua (dulce) y ponte a esperar. Espera 24 horas. El barco no se habrá movido (a menos que hayas soplado sin querer o generado una corriente de aire en la habitación). Ahora bien, coloca el mismo barco de juguete en un baño ancho con agua salada y ponte a esperar. Observarás que el barco se mueve. Espontáneamente, sin motor alguno, sin perturbación exterior, el barco mágicamente se mueve. Para estar seguro de que no has introducido perturbaciones externas en el barco debido a que te has puesto a observar el  barco mientras se mueve, lo mejor es que repitas el experimento pero lo abandones a su suerte durante 24 horas. Al retornar verás que el barco ya no estaba donde debía sino que se habrá movido. Por qué. Por la difusión. Cómo es posible si la difusión es un proceso que no puede generar trabajo útil según la termodinámica. La razón es que el agua salada tiene un gradiente vertical de densidad y el fondo del barco tiene forma de cuña. Se produce un flujo por difusión, muy lento, pero suficiente como para mover el barco. Cual René Lavand, la difusión no lo puede hacer más lento, … más lento imposible, … pero Eppur si muove. Nos lo cuenta Michael A. Page, “Fluid dynamics: Propelled by diffusion,” News and Views, Nature Physics, Published online 20 June 2010, que se hace eco del artículo técnico de Michael R. Allshouse, Michael F. Barad, Thomas Peacock, “Propulsion generated by diffusion-driven flow,” Nature Physics, Published online 20 June 2010. ¡Ah! que no quieres repetir el experimento en casa. Bueno pues descarga el vídeo de los autores y observa el experimento con tus propios ojos (el vídeo [9'69 Mb] te condensa en 15 segundos el movimiento observado durante 12 horas).

El flujo inducido por la flotabilidad es el flujo debido impulsado por variaciones espaciales en la densidad de un fluido. Más allá de la curiosidad propia de este experimento, el flujo inducido por la difusión se encuentra en el corazón de gran variedad de procesos físicos de interés, como el transporte de minerales en rocas, el deshielo de los icebergs y el movimiento de las placas tectónicas. El nuevo artículo de Thomas Peacock, del MIT (EEUU), ilustra experimentalmente que este tipo de flujo también permite generar la propulsión de objetos sumergidos en un fluido, objetos con forma de cuña que estén flotando en un fluido cuya densidad esté estratificada verticalmente. La difusión molecular a lo largo de las paredes de la cuña produce un pequeñísimo empuje lateral que acaba conduciendo a un movimiento macroscópico. Los autores, además de experimentos, han desarrollado simulaciones por ordenador que permiten entender los detalles del proceso. El flujo difusivo crea una región en la parte delantera de la cuña de menor presión  que en la parte trasera lo que conduce al impulso que mueve el barquito.

Por cierto, es importante que el barreño de agua en el que hagáis el experimento sea suficientemente ancho (al menos unas tres veces la longitud mayor del barco) para que los efectos de borde de las paredes no reduzcan la velocidad límite del barco debida a la difusión y el proceso sea aún más lento. ¿Qué pasa si colocamos dos barquitos separados una pequeña distancia entre sí? Los barcos se mueven y se separan entre sí, moviéndose con un cierto ángulo respecto a la trayectoria que tomaría un barco en solitario. La siguiente figura (fotografías del experimento) os muestra el resultado (se ve desde arriba, veis la cubierta del “barco” cuya quilla define la cuña que es transversal a lo que veis).

 Esta es mi tercera y última entrada para la VIII edición del Carnaval de la Física albergado por Pirulo Cósmico. La idea obviamente es que repitáis estos experimentos con vuestros alumnos. Ánimo y a disfrutar de la física, que más allá de la teoría es experimento.

VIII Carnaval de Física: Experimentos sencillos para profesores de física y química

No, no puedo, obviar unos cuantos experimentos para la octava edición del Carnaval de la Física, albergado por Pirulo Cósmico. No me puedo resistir. Seré breve y conciso y trataré de que sean experimentos que sean fáciles de repetir.

¿Cómo se puede medir la densidad de una sandía sumergida en agua? A partir de la fotografía de la izquierda, asumiendo que la sandía es esférica, se puede determinar fácilmente su densidad media. Obviamente, basta aplicar el principio de Arquímedes y conocer la densidad del agua (los alumnos deberían saberla de memoria, pero la mayoría seguramente la buscará en internet). Hay que calcular el volumen de sandía sumergido en agua, restando al volumen de una esfera el volumen de un casquete con cierto radio. El cociente entre dicho radio y el radio de la esfera, sea f, nos permite calcular la densidad con la fórmula de la derecha, que animo a todos a derivarla. Vamos, que es muy fácil. Visto en Kit Foong y Chim Chai Lim, “Can you tell the density of the watermelon from this photograph?,” Physics Education 45: 352-355, July 2010.

¿Cómo construir una batería utilizando un pepinillo? Todo el mundo sabe cómo construir una batería con una patata, pero un pepinillo también permite hacerlo, como muestra el siguiente vídeo de youtube extraído del artículo Tadeusz Wibig, “Cucumber power,” Physics Education 45: 331-334, July 2010.

¡Y ahora a jugar! ¿Has jugado alguna vez al juego de las minas? Tienes que jugar al juego de las minas cuántico. Un tutorial en la web. Y una versión java del juego. Visto en Michal Gordon y Goren Gordon, “Quantum computer games: quantum minesweeper,” Physics Education 45: 372-377 , July 2010.

VIII Carnaval de Física: La decadencia de la carrera de Ciencias Físicas y la historia de Hipatia

Muchos ya sabéis que la carrera de Ciencias Físicas en el Campus de Ourense de la Universidad de Vigo puede desaparecer tras 15 años de actividad porque solo cuenta con veinticinco nuevos alumnos cada año y no es económicamente rentable (en 2007 entraron 22 estudiantes, 28 en 2008 y 25 en 2009). Son alumnos suficientes según los profesores, pero no según la consellería de educación. Si quieres firmar en contra del cierre puedes hacerlo aquí. El conselleiro de educación Jesús Vázquez advirtió que en el nuevo plan de financiación para las universidades “vai ser escrupuloso e non poderán figurar titulacións cun número escaso de alumnos,” tan escrupuloso que no tiene escrúpulos para cerrar la carrera de Física.

Ser físico en España es ser todo un Quijote. ¿Conocéis el libro “Enseñando Física y Química con ideas quijotescas” de Antonio Joaquín Franco Mariscal, Ministerio de Educación, Centro de Investigación y Documentación Educativa, 2007. Parece que los físicos debemos “fomentar entre el alumnado el interés y el gusto por la lectura desde un área no lingüística, utilizando textos literarios como un elemento de trabajo en la enseñanza y aprendizaje de la Física y Química en Secundaria.”

Hoy, sin que sirva de precedente, en esta entrada para la octava edición del Carnaval de la Física, que este mes de Junio alberga Pirulo Cósmico, no voy a hablar de física ni de experimentos físicos, como es habitual en mí. Si la Física está en decadencia habrá que hablar de … por ejemplo, Filosofía e Historia. Os hablaré de Historia de la Ciencia, claro. Algo comercial: Hipatia, recientemente muy de moda. Recopilaré algunos extractos del artícul0 de Clelia Martínez Maza, “Una mirada histórica a la figura de Hipatia,” Notas Históricas, Revista de la Real Sociedad de Física, Julio-Septiembre 2010.

“Sólo las mujeres de elevada condición social que, por su condición privilegiada, disponían de suficientes recursos económicos para permitirse una formación tan especializada, recibían una educación procurada por sus propios padres o esposos. Este característico entorno fue el que permitió a Hipatia acceder a la ciencia y a circuitos intelectuales inaccesibles para cualquier otra mujer del momento. No en vano era hija de Teón, un reputado matemático y autor de comentarios entre los que destaca el que dedica al tratado de Euclides Sobre los elementos, una versión que fue considerada hasta el siglo XIX como obra de referencia fundamental.”

“El entorno familiar y cívico propició una vocación científica que Hipatia proyectó en su tarea docente. En efecto, más que ser considerada propiamente como una creadora hay que reconocerla como una brillante comentarista y en esta faceta no se alejaba de la práctica habitual en la ciencia tardoantigua, preocupada sobre todo por realizar, con una finalidad didáctica, comentarios de las grandes obras de la Astronomía y las Matemáticas de época helenística. Pero no podemos considerar esta tarea como una labor de segundo orden y menospreciar el valor histórico y científico de estos comentarios. En estos comentarios, Hipatia se revela como una matemática excepcional pues no se limita a editar versiones accesibles sino que incorpora nuevas ideas que mejoran las teorías originales hasta el punto que sus reflexiones tuvieron vigencia, muchas de ellas, hasta el s. XVIII.”

Las tres aportaciones más importantes de Hipatia son: “el comentario a la Aritmética de Diofanto en el que perfecciona los modelos de las ecuaciones algebraicas y que tiene el valor añadido de ser la versión más antigua que se conserva sobre este tratado; el comentario que dedica a las Cónicas de Apolonio, que recoge todo el conocimiento que se tendrá sobre las cónicas hasta comienzos del s. XVII, cuando, con Kepler, tales curvas vuelven a ser objeto de estudio científico y se recuperan estas figuras para analizar el movimiento de los planetas; finalmente, el comentario al tercer libro de la Syntaxis Mathematica de Ptolomeo, que su padre Teón, responsable de la edición completa, asignó como tarea a su hija Hipatia. Esta última obra, traducida al árabe con el nombre de Almagesto, (“el gran libro”) es el tratado matemático y astronómico más importante hasta los trabajos de Copérnico en el s. XVI.”

“Las mejoras propuestas por la filósofa afectan a los cálculos del movimiento del Sol formulados y recogidos por Ptolomeo en unas tablas que, ya, en época de Hipatia, resultaban obsoletas. Hay que recordar que hasta Copérnico la práctica científica estaba dominaba por la visión geocéntrica del Universo y así se entiende que Ptolomeo propusiera para calcular la órbita solar el año trópico: el tiempo que tarda el Sol en volver al mismo equinoccio (365 días y seis horas). Hipatia, consciente del desajuste de las tablas propone una fórmula más oportuna que no toma como referencia la Tierra, sino una estrella, Sirio, y, en consecuencia, establece como nuevo criterio el año sótico: el tiempo que tarda el Sol en volver a pasar por esa estrella (365 días 6 horas y varios minutos).”

Hipatia era una filósofa, es decir, una astrónoma y una matemática ya que hay que recordar que “en el mundo antiguo se consideraba la Filosofía una disciplina estrechamente unida a la Astronomía. Platón ya recogía la Astronomía como una de las disciplinas que permiten el conocimiento filosófico, junto a la Aritmética y la Geometría. La relación entre Ciencias y Filosofía constituye además uno de los rasgos que definen la esencia de la escuela filosófica de Alejandría en la que el movimiento filosófico más popular era, como en todo el mundo tardoantiguo, el neoplatonismo.” Hay que destacar que “en su labor como docente, Hipatia además de enseñar a sus alumnos los oportunos instrumentos científicos y filosóficos, les instruye en los principios morales más adecuados. El individuo debe dominar toda pasión terrenal, practicando la sofrosiné (dominio de los sentidos), la phronesis (templanza), la apatheia (la liberación total de emociones y afectos y la indiferencia hacia la realidad temporal).” En ello seguía las costumbres de la escuela alejandrina de filosofía (de ciencia diríamos hoy en día).

“La historia de Alejandría revela que Hipatia fue víctima del conflicto de intereses, y su muerte, el acto final del enfrentamiento entre el obispo y el representante de la autoridad imperial, Orestes. Hipatia parecía un negociador adecuado, un intermediario con las fuerzas vivas de la sociedad alejandrina, por su condición de filósofa de gran prestigio y reconocimiento, y porque aun siendo pagana tenía muy buenas relaciones con los círculos de poder cristiano, por ejemplo, con sus antiguos alumnos cristianos que ocupaban puestos de responsabilidad en la administración imperial o con el propio prefecto imperial, Orestes, que no fue nunca alumno suyo, pero que asistía por deferencia política a sus conferencias como también lo hacían otros miembros de la administración local. Como Hipatia es una pieza clave en el escenario político, su asesinato no es consecuencia inevitable del enfrentamiento entre cristianos y paganos sino que pretende sobre todo eliminar el símbolo de esta nueva alianza de paganos, judíos y cristianos, enemiga del patriarca.”

“Fue durante la Ilustración cuando se rescató la muerte de la filósofa como símbolo del conflicto entre paganismo y cristianismo, el racionalismo griego frente al dogmatismo cristiano: la muerte de Hipatia llegó a simbolizar la derrota de la Razón, vencida por el fervor religioso. Durante el Romanticismo, se retoma con mayor éxito aún su figura y su muerte queda convertida de nuevo en el reflejo del fin de la civilización griega. Estas recreaciones han construido una imagen de Hipatia, y por añadidura de la Alejandría tardoantigua, que se ha perpetuado en el imaginario artístico y literario pero que no se ajusta a la realidad histórica. Y así, para resaltar la violencia y el componente sexual del asesinato, resultó fundamental presentar a la filósofa como una mujer joven y bella aunque en realidad debió morir a una edad madura puesto que, un cuarto de siglo antes de su muerte, en el 391, año de la destrucción del serapeo, ya impartía clases de Filosofía. Po”

Retornando a la Física y a su enseñanza. Recuerdo que hace años leí un artículo en la Revista Española de Física (ahora no encuentro el enlace web, si existe) que afirmaba que la mayoría de los profesores de Física y Química en España eran Químicos, muy pocos eran Físicos. El artículo presentaba estudios sobre la respuesta en cuestionarios elementales sobre física a alumnos de química del segundo y quinto años de carrera. Respondían mucho mejor los cuestionarios los alumnos de segundo curso, con sus conocimientos de física más recientes en la memoria. Los químicos ya licenciados habían olvidado muchos conceptos muy básicos de física. Pero, ¿por qué hay más químicos que físicos dando clases en secundaria obligatoria y bachillerato de física y química? La razón es que los físicos aprenden poca Química durante su carrera pero los químicos aprenden suficiente química para superar con éxito las oposiciones. Por supuesto, hay otra razón de peso aún más grande: hay más químicos que físicos en España.

Ahora que se ha abierto la veda del cierre de carreras de Física en España, quizás habrá que plantearse que las asignaturas de física y química sean impartidas por Ingenieros Industriales que conocen suficiente química y física como para superar dichas oposiciones. La ola ha empezado en el noroeste español. ¿Alguien se atreverá a detener la ola?

Nuevo límite superior a la suma de las masas de los neutrinos a la espera de los resultados del satélite Planck

A.R., “Los cosmólogos toman medidas a la ‘partícula fantasma’,” El País, 23/06/2010, nos informa que un equipo de cosmólogos del University College en Londres ha anunciado que la contribución de la masa de todos los neutrinos a la distribución de las galaxias en el universo permite estimar que la suma de las masas de los neutrinos (no estériles) no supera los 0’28 electronvoltios (eV). El nuevo valor se ha obtenido gracias a un análisis del mayor mapa tridimensional de galaxias que se ha hecho hasta ahora, el MegaZ, con 700 000 galaxias registradas en el proyecto de observación Sloan Digital Survey. Han comparado dicha distribución con la predicha para la formación de grandes estructuras según la radiación del fondo cósmico de microondas observada por WMAP. Obviamente la técnica se beneficiará bastante de los resultados del satélite Planck para el fondo cósmico de microondas, que ya ha obtenido el primer mapa completo del cielo, equivalente en sensibilidad y resolución a 400 años de observación de WMAP, y va por el segundo (Planck tarda unos 7 meses en obtener un mapa completo y su sistema criogénico de helio-3 se estima que funcionará durante unos 30 meses y pico, es decir, se podrán obtener unos 5 mapas completos que serán analizados simultáneamente). El resultado de Planck aún no ha sido publicado, está censurado, ya que el análisis de dichos datos es muy complejo y los científicos quieren estar muy seguros de sus conclusiones antes de que publicar nada. Todo indica que serán publicados los primeros resultados en 2011, posiblemente tras el verano. Entonces la masa de los neutrinos podrá ser mejorada en un orden de magnitud y el nuevo método será mucho más útil. El artículo técnico es Shaun A. Thomas, Filipe B. Abdalla, Ofer Lahav, “Upper Bound of 0.28 eV on the Neutrino Masses from the Largest Photometric Redshift Survey,” ArXiv, 27 Nov 2009, y ha sido recientemente aceptado para publicación en Physical Review Letters (todavía no aparece en su web). La técnica ya fue propuesta por estos autores hace varios años en F. B. Abdalla, S. Rawlings, “Determining neutrino properties using future galaxy redshift surveys,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 381: 1313-1328, 17 Oct 2007 [ArXiv preprint].

El artículo de El País nos aclara que “según afirman estos científicos es la medida más precisa hasta ahora de la masa del neutrino.” Bueno hay que recordar que los mismos investigadores obtuvieron un límite superior para las masas de los neutrinos de 1’8 eV, luego comparando con dicho valor han logrado mejorarlo en un factor de 6. Sin embargo, no hay que olvidar que los datos de WMAP-7 (los 7 primeros años) estimaban 0’58 eV (E. Komatsu et al., “Seven-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Cosmological Interpretation,” ArXiv, 25 Jan 2010), luego el nuevo valor supone una pequeña mejora solamente. Más aún, en el Particle Data Group, “neutrino properties,” página 7, se ofrecen más de 15 estimaciones para dicho número, siendo la primera de ellas 0’28 eV (obtenida en 2008).

En resumen, es una buena noticia, aunque, lo dicho, hasta que Planck no nos ofrezca los primeros datos sobre su estimación de los parámetros que caracterizan el universo, estos nuevos datos, contextualizados, son una mera anécdota.