HISTORIA DE LA ESTADÍSTICA *

Los comienzos de la estadística pueden ser hallados en el antiguo Egipto,
cuyos faraones lograron recopilar, hacia el año 3050 antes de Cristo,
prolijos datos relativos a la población y la riqueza del país. De acuerdo al
historiador griego Heródoto, dicho registro de riqueza y población se hizo
con el objetivo de preparar la construcción de las pirámides. En el mismo
Egipto, Ramsés II hizo un censo de las tierras con el objeto de verificar un
nuevo reparto.
En el antiguo Israel la Biblia da referencias, en el libro de los Números, de
los datos estadísticos obtenidos en dos recuentos de la población hebrea. El
rey David por otra parte, ordenó a Joab, general del ejército hacer un censo
de Israel con la finalidad de conocer el número de la población.
También los chinos efectuaron censos hace más de cuarenta siglos. Los
griegos efectuaron censos periódicamente con fines tributarios, sociales
(división de tierras) y militares (cálculo de recursos y hombres disponibles).
La investigación histórica revela que se realizaron 69 censos para calcular
los impuestos, determinar los derechos de voto y ponderar la potencia
guerrera.
Pero fueron los romanos, maestros de la organización política, quienes
mejor supieron emplear los recursos de la estadística. Cada cinco años
realizaban un censo de la población y sus funcionarios públicos tenían la
obligación de anotar nacimientos, defunciones y matrimonios, sin olvidar los
recuentos periódicos del ganado y de las riquezas contenidas en las tierras
conquistadas. Para el nacimiento de Cristo sucedía uno de estos
empadronamientos de la población bajo la autoridad del imperio.
Durante los mil años siguientes a la caída del imperio Romano se realizaron
muy pocas operaciones Estadísticas, con la notable excepción de las
relaciones de tierras pertenecientes a la Iglesia, compiladas por Pipino el
Breve en el 758 y por Carlomagno en el 762 DC. Durante el siglo IX se
realizaron en Francia algunos censos parciales de siervos. En Inglaterra,
Guillermo el Conquistador recopiló el Domesday Book o libro del Gran
Catastro para el año 1086, un documento de la propiedad, extensión y valor
de las tierras de Inglaterra. Esa obra fue el primer compendio estadístico de
Inglaterra.
Aunque Carlomagno, en Francia; y Guillermo el Conquistador, en Inglaterra,
trataron de revivir la técnica romana, los métodos estadísticos
permanecieron casi olvidados durante la Edad Media.
Durante los siglos XV, XVI, y XVII, hombres como Leonardo de Vinci,
Nicolás Copérnico, Galileo, Neper, William Harvey, Sir Francis Bacon y René
Descartes, hicieron grandes operaciones al método científico, de tal forma
que cuando se crearon los Estados Nacionales y surgió como fuerza el
comercio internacional existía ya un método capaz de aplicarse a los datos
económicos.
Para el año 1532 empezaron a registrarse en Inglaterra las defunciones
debido al temor que Enrique VII tenía por la peste. Más o menos por la
misma época, en Francia la ley exigió a los clérigos registrar los bautismos,
fallecimientos y matrimonios. Durante un brote de peste que apareció a
fines de la década de 1500, el gobierno inglés
comenzó a publicar estadísticas semanales de los decesos. Esa costumbre
continuó muchos años, y en 1632 estos Bills of Mortality (Cuentas de
Mortalidad) contenían los nacimientos y fallecimientos por sexo. En 1662, el
capitán John Graunt usó documentos que abarcaban treinta años y efectuó
predicciones sobre el número de personas que morirían de varias
enfermedades y sobre las proporciones de nacimientos de varones y
mujeres que cabría esperar. El trabajo de Graunt, condensado en su obra
Natural and Political Observations...Made upon the Bills of Mortality
(Observaciones Políticas y Naturales ... Hechas a partir de las Cuentas de
Mortalidad), fue un esfuerzo innovador en el análisis estadístico.
Por el año 1540 el alemán Sebastián Muster realizó una compilación
estadística de los recursos nacionales, comprensiva de datos sobre
organización política, instrucciones sociales, comercio y poderío militar.
Durante el siglo XVII aportó indicaciones más concretas de métodos de
observación y análisis cuantitativo y amplió los campos de la inferencia y la
teoría Estadística.
Los eruditos del siglo XVII demostraron especial interés por la Estadística
Demográfica como resultado de la especulación sobre si la población
aumentaba, decrecía o permanecía estática.
En los tiempos modernos tales métodos fueron resucitados por algunos
reyes que necesitaban conocer las riquezas monetarias y el potencial
humano de sus respectivos países. El primer empleo de los datos
estadísticos para fines ajenos a la política tuvo lugar en 1691 y estuvo a
cargo de Gaspar Neumann, un profesor alemán que vivía en Breslau. Este
investigador se propuso destruir la antigua creencia popular de que en los
años terminados en siete moría más gente que en los restantes, y para
lograrlo hurgó pacientemente en los archivos parroquiales de la ciudad.
Después de revisar miles de partidas de defunción pudo demostrar que en
tales años no fallecían más personas que en los demás. Los procedimientos
de Neumann fueron conocidos por el astrónomo inglés Halley, descubridor
del cometa que lleva su nombre, quien los aplicó al estudio de la vida
humana. Sus cálculos sirvieron de base para las tablas de mortalidad que
hoy utilizan todas las compañías de seguros.
Durante el siglo XVII y principios del XVIII, matemáticos como Bernoulli,
Francis Maseres, Lagrange y Laplace desarrollaron la teoría de
probabilidades. No obstante durante cierto tiempo, la teoría de las
probabilidades limitó su aplicación a los juegos de azar y hasta el siglo XVIII
no comenzó a aplicarse a los grandes problemas científicos.
Godofredo Achenwall, profesor de la Universidad de Gotinga, acuñó en 1760
la palabra estadística, que extrajo del término italiano statista (estadista).
Creía, y con sobrada razón, que los datos de la nueva ciencia serían el
aliado más eficaz del gobernante consciente. La raíz remota de la palabra se
halla, por otra parte, en el término latino status, que significa estado o
situación; Esta etimología aumenta el valor intrínseco de la palabra, por
cuanto la estadística revela el sentido cuantitativo de las más variadas
situaciones.
Jacques Quételect es quien aplica las Estadísticas a las ciencias sociales.
Este interpretó la teoría de la probabilidad para su uso en las ciencias
sociales y resolver la aplicación del principio de promedios y de la
variabilidad a los fenómenos sociales. Quételect fue el primero en realizar la
aplicación práctica de todo el método Estadístico, entonces conocido, a las
diversas ramas de la ciencia.
Entretanto, en el período del 1800 al 1820 se desarrollaron dos conceptos
matemáticos fundamentales para la teoría Estadística; la teoría de los
errores de observación, aportada por Laplace y Gauss; y la teoría de los
mínimos cuadrados desarrollada por Laplace, Gauss y Legendre. A finales
del siglo XIX, Sir Francis Gaston ideó el método conocido por Correlación,
que tenía por objeto medir la influencia relativa de los factores sobre las
variables. De aquí partió el desarrollo del coeficiente de correlación creado
por Karl Pearson y otros cultivadores de la ciencia biométrica como J. Pease
Norton, R. H. Hooker y G. Udny Yule, que efectuaron amplios estudios sobre
la medida de las relaciones.
Los progresos más recientes en el campo de la Estadística se refieren al
ulterior desarrollo del cálculo de probabilidades, particularmente en la rama
denominada indeterminismo o relatividad, se ha demostrado que el
determinismo fue reconocido en la Física como resultado de las
investigaciones atómicas y que este principio se juzga aplicable tanto a las
ciencias sociales como a las físicas.

* Manual de Estadística- David Ruiz Muñoz - Editado por eumed·net 2004

¿Cuál es la relación entre Física y medioambiente? por Francisco Jaque *

Desde que en 1827 el matemático francés Fourier observó (se supone que tijeras de podar en mano) que ciertos gases, en particular el dióxido de carbono, retienen el "calor atmosférico" dentro de los invernaderos o más tarde, el Premio Nobel de 1903, el físico sueco Arrhenius, construye la teoría general del efecto invernadero y del calentamiento planetario, la Física y el Medioambiente iniciaron, como pareja de hecho, una fructífera colaboración que dura hasta nuestros días.



¿Cuál es la relación entre Física y medioambiente?Vamos a ver: la presencia de la Física en el medioambiente y en las técnicas de control y medición de contaminantes se centra en tres áreas: el Sol, la Atmósfera, alta y baja (estratosfera y troposfera), y la Tierra.

Si consideramos la Atmósfera, nos adentramos en la Física de Fluidos. ¿Porqué?, pues por que si hablamos de la contaminación atmosférica, esta se desplaza según la Dinámica de la propia Atmósfera. Un ejemplo lo tenemos en la catástrofe de Chernobil, que sucede en Rusia pero que a los pocos días se detecta en Escocia, como consecuencia de un movimiento de masas de aire. De modo que conocer la Dinámica de la baja atmósfera, aquella que va desde el suelo hasta los 10.000 m. de altura, es fundamental para entender y predecir accidentes en nuestro medioambiente. Pero es que además, la contaminación atmosférica está "globalizada": puede existir un crecimiento del agujero de Ozono localizado en el centro de Europa (en el Hemisferio Sur es donde este fenómeno se manifiesta de manera más contundente) que, en pocas semanas, se desplace hasta el hemisferio Sur. Y para conocer la Mecánica de Fluidos tienes que conocer, a su vez, las bases fundamentales de la Física: las leyes de la Mecánica; de la Conservación de la Cantidad de movimiento, Momento angular, de la Energía así como otros procesos físicos como la propagación de Ondas sonoras y electromagnéticas, etc., etc. Otro ejemplo: caso Prestige. Para conocer los desplazamientos de las corrientes marinas, que determinarán el desplazamiento a su vez de las manchas de petróleo, se emplean métodos físicos, de los que hablaremos después.Has citado la capa de Ozono.... Si, la contaminación en el mar o en la atmósfera pertenece a la Física Troposférica. Pero si miramos la Estratosfera, nos encontramos con la capa de Ozono que, como sabéis, es un absorbente de la radiación ultravioleta. En este caso entonces estamos hablando de radiaciones electromagnéticas, del conocimiento de las ondas electromagnéticas, que representan el movimiento de los campos eléctricos y magnéticos. De manera que, para conocer el daño que se está produciendo en la Capa de Ozono, usamos una gran variedad de procesos físicos: absorción, intensidad de la radiación, espectro electromagnético, etc. De nuevo, Física. Un problema más global: el calentamiento de la Tierra y por tanto el cambio climático. Ahí la Física está tan implicada que vale la pena hacer un poco de historia sobre las personas que, en su momento, señalaron el camino: En 1827, el matemático francés Fourier, observa, por primera vez, que ciertos gases, en particular el dióxido de carbono, retienen el “calor atmosférico”. Este fenómeno es similar al que él mismo ha visto en los invernaderos y por ello crea el termino "effet de serre". Desde entonces, el "efecto invernadero" ha sido el nombre utilizado para designar este fenómeno. Tyndall, físico irlandés de finales del XIX, destacado por sus investigaciones sobre la dispersión de la luz a través de las suspensiones coloidales y de sus estudios sobre el deshielo, profundiza en el estudio del clima y observa que gases como el CO2 presentes en la atmósfera absorben la radiación infrarroja, que es aquella que emite la Tierra, y por tanto pueden afectar al equilibrio térmico de nuestro Planeta. Y el tercero, el que realmente organiza toda la teoría del efecto invernadero y del calentamiento planetario, es el Premio Nobel de 1903, el sueco Arrhenius, un físico que trabaja en electroquímica. De manera que fíjate si la Física tiene presencia en el conocimiento del medioambiente. Sí, da la impresión de que la Física ha tenido una importancia decisiva....Y la tiene...... Para hacer todo ese cálculo uno se apoya en la emisión del “cuerpo negro”, ya sea del Sol o de la Tierra, como “cuerpo negro” imperfecto como consecuencia de la presencia de los gases de efecto invernadero.....Ahí me he perdido.... Bueno, un “cuerpo negro” es un cuerpo que emite toda la radiación igual que absorbe toda la radiación que le llega. La potencia P radiada por un cuerpo negro perfecto viene dada por la ley de Stefan: P = sT4 en donde T es la temperatura en grados kelvin y s la constante de Stefen-Boltzmann. La radiación electromagnética que emite tiene su máxima intensidad a una longitud de onda (expresada en µ) dada por la ley de Wien: I ~ 3000/T . Así como la superficie del Sol se encuentra a una temperatura de ~ 6000 K su máxima intensidad se emite para una longitud de onda de 0.5 µ que corresponde al verde. Por otro lado, la superficie de la Tierra se encuentra a una temperatura media de ~290 K y por lo que emite una radiación cuyo máximo está centrado alrededor de 10 µ. Por tanto, si existen gases en la atmósfera que absorben esta radiación la energía emitida por la tierra se mantiene dentro de ella produciendo un sobrecalentamiento. Este fenómeno es el denominado Efecto Invernadero. Entiendo.......Yo mismo a finales de agosto y en bañador....Ja, ja, ja.....¡sí, algo parecido!Perdóname....Nos habíamos quedado en la Estratosfera....¡tenemos un vehículo por cada tres habitantes, trece veces más que hace sólo 35 años!...Bueno, hay, dentro del medioambiente, otros tipos de contaminación que también conciernen a la Física. El ruido es uno de ellos, una onda sonora que como sabes se mide en decibelios (dB). Una contaminación muy peligrosa, por cierto y cuyo principal causante en las ciudades es el tráfico (¡tenemos un vehículo por cada tres habitantes, trece veces más que hace sólo 35 años!...). Fíjate, nosotros aquí, ahora, estamos a 50/60 dB. Una iglesia o sala de conciertos (sin público ni músicos, claro), puede tener un nivel sonoro de 20/30 dB. Pero si recibes un ruido en tu oído que viene de fuera, o de dentro, y que se llama tinítus que padece mucha gente (¡yo, por ejemplo!), con solo 10 decibelios, menos ruido que el que hace una hoja al caer, te puedes volver loco si tu sistema de defensa no lo puede rechazar.... ¿Debo pensar que estoy ante el típico “físico loco”?...... Si....¡Digo, no!....A ver, no nos dispersemos..... Finalmente está la contaminación radioactiva, que entra también de lleno en el campo de la Física. Por una parte, estamos sometidos a los rayos cósmicos y, por otra, utilizamos la radioactividad para aplicaciones médicas y producir energía, hoy de fisión y, probablemente en el futuro, de fusión. No obstante, este campo está muy solapado con el área de la Química.Me estaba preguntando si un conocimiento tan detallado del medioambiente realmente nos protege frente al futuro........los países pobres venden su potencial contaminante a los países ricos o industrializados...Hombre, yo creo que el conocimiento físico profundo sí que sirve para concienciar a la gente....... Aunque es cierto que todavía estamos lejos de cumplir los acuerdos de Kioto. Fíjate que hoy en día, que se compra y se vende todo, también se compra la cuota de emisión de contaminantes que, en virtud precisamente de estos acuerdos, tenemos los países. Es decir, los países pobres venden su potencial contaminante a los países ricos o industrializados, simplemente porque son pobres, porque carecen de industria y, por lo tanto, de capacidad para contaminar. Esta inercia hay que romperla más pronto que tarde....¿Hay algún proyecto de investigación en el que trabajes actualmente? Actualmente trabajo en un estudio sobre la relación entre la contaminación atmosférica y el fallecimiento por enfermedades respiratorias en la Comunidad de Madrid. Y la verdad es que es impresionante: hemos encontrado que un pequeño aumento de 10 µgr/m3 de Ozono produce un aumento en el número de fallecimientos por causas respiratorias del 14% en personas mayores de 65 años.¿Pero no habíamos quedado en que la contaminación ha disminuido?.....Bueno, la contaminación, en contra de lo que pudiera parecer, no ha disminuido. Más bien ha aumentado. Es decir, ha disminuido la concentración de SO2, de partículas, de óxidos de Nitrógeno, y componentes orgánicos volátiles.....pero el Ozono ha aumentado. Este es un contaminante atmosférico indirecto porque proviene de una reacción de los óxidos de Nitrógeno y de los componentes orgánicos bajo la radiación Ultravioleta solar.(¡Glup!) ¿Y qué es lo que podemos hacer? La verdad es que no es muy halagüeño el futuro... Hombre, yo creo que hay que encontrar una fuente de energía no contaminante. El gran problema es el calentamiento del planeta a lo que contribuyen, principalmente, el transporte, la industria y centrales térmicas. Y solo hay dos energías importantes posibles: la fusión y la fisión. Hay otra menos importante, aunque significativa, que es la energía eólica. La fisión, la energía que se libera con la desintegración del átomo, la energía atómica, tiene muy mala prensa por la supuesta inseguridad de las centrales nucleares y sobre todo por el problema de los residuos radioactivos, etc.......Sin embargo, a pesar de todo, es la energía mejor de que disponemos ahora y, muy al contrario de lo que estamos haciendo, deberíamos seguir investigando en residuos y seguridad nuclear hasta tener a punto la otra gran energía, por fusión, para la que todavía es necesario que pasen bastantes años.Sí, eso lo he leído o me lo ha comentado algún otro físico.....¡No pasáis una!, ¿eh?....Qué nos queda.....¡Ah, sí! Las técnicas físicas que se aplican para todo esto.... La Física tiene una importancia enorme en las técnicas de detección de contaminantes atmosféricos. La mayoría de las técnicas que hoy en día se están utilizando para medir, in situ, los contaminantes atmosféricos son técnicas físicas. Si empezamos por el Ozono, observamos como el aumento en la precisión de las técnicas actuales ha influido mucho en la percepción de los problemas. Hasta hace poco se pensaba que 120 microgramos de metros cúbicos de Ozono no eran peligrosos. Hoy sabemos, precisamente mediante técnicas de absorción ópticas, que variaciones de 10 microgramos son importantes en el nivel de contaminación para considerarlas nocivas (¡ten en cuenta que estamos hablando de partes por billón de Ozono!. Para que te hagas una idea, lo que representaría un solo blanco entre una población de mil millones de negros....). ...el aumento en la precisión de las técnicas actuales ha influido mucho en la percepción de los problemas.Para medir la concentración de los óxidos de Nitrógeno se utilizan métodos por quimiluminiscencia; el SO2, por fotoluminiscencia, también una técnica física; para medir la concentración de partículas se utilizan técnicas de absorción beta o técnicas de dispersión de luz..... No obstante, en los últimos años adquiere mucha importancia la detección remota, la que se utiliza para medir los contaminantes a gran distancia. La utilización de la emisión Láser es muy utilizada en las técnicas remotas: un pulso de luz Láser, muy potente, puede viajar muchos Km. Pues bien, ese rayo de luz, al devolverlo la atmósfera, trae consigo información de lo que ha encontrado por el camino.
Hoy día estos láseres se empiezan a montar en satélites que posibilitan la medición de la contaminación en diferentes áreas del Mundo, incluido el mar. O en aviones, desde donde se puede medir si en una determinada área de un país está contaminada su flora, por ejemplo. A través de la excitación con radiación ultravioleta, las plantas emiten una luz de longitud de onda distinta si están sanas o contaminadas (si están sanas y tienen clorofila emiten en el rojo; si están dañadas, que se denomina estrés de las plantas, emiten en el azul).
Para la medición del ruido se utilizan materiales basados en los PZT, materiales cuyo fundamento está dentro de la Física. No hablemos ya de la radioactividad o de la fusión, es decir, la fabricación de plasma por confinamiento. Algo parecido a lo que se produce en el Sol, formación de plasma por millones de grados, y que nosotros tratamos de lograr por confinamiento magnético. Métodos físicos todos ellos, como verás.





* Catedrático del Departamento de Física de Materiales de la UAM. En la actualidad imparte clases de: Laboratorio de primer curso, así como las asignaturas Bases Físicas del Medioambiente y la optativa Luz y Medioambiente, en Ciencias Mediambientales.