Arxiu de la categoria ‘Ciència i societat’

D’on venim?

divendres, 17/08/2018

La resposta que ens dona en Caleb Scharf, que vaig llegir a la revista Scientific American i que podeu trobar aquí, és difícilment millorable. És per això que m’he pres la llibertat de copiar directament una traducció del que diu:

“Fa molt de temps, els àtoms del teu cos es trobaven totalment dispersos, a bilions de quilòmetres de distància en un espai buit. Fa milers de milions d’anys, no hi havia cap indici que digués que finalment acabarien configurant els teus ulls, la pell, el cabell, els ossos o les 86.000 milions de neurones del teu cervell. Molts d’aquests àtoms eren a l’interior de diverses estrelles, separades per molts bilions de quilòmetres. Quan aquestes estrelles van esclatar, van llançar parts d’ells mateixes cap a l’espai en núvols de gasos que van acabar omplint una petita regió d’una galàxia en mig de centenars de milers de milions d’altres galàxies, distribuïdes en una zona de l’espai-temps de gairebé un quadrilió de quilòmetres. Alguns d’aquests àtoms han format part de les closques de trilobits, tal vegada de milers de trilobits. Després, han estat en tentacles, arrels, peus, ales, sang i trilions de bacteris. Alguns ja eren als ulls de criatures que alguna vegada van mirar el paisatge ara fa 100 milions d’anys. Uns altres van ser als rovells d’ou dels dinosaures o a la exhalació de la respiració d’alguna criatura que jadejava durant l’edat de gel. Per a uns altres, aquesta és la seva primera vegada que s’estableixen en un organisme viu, havent passat, això sí, per oceans i núvols, formant part d’un bilió de gotes de pluja o de mil milions de flocs de neu. Però ara, en aquest moment, tots són aquí, fent-te.”

Quan de petits ens van explicar el sistema mètric decimal, segurament no vam ser conscients de tot el que implicava la notació numèrica posicional i el concepte d’ordre de magnitud (en aquest cas, en base 10). Un decímetre són 10 centímetres, un metre són 10 decímetres, un decàmetre són 10 metres. Les unitats, en el sistema mètric, són esglaons. Cada un d’ells és 10 vegades més gran que el de sota i 10 vegades més petit que el del seu damunt. El sorprenent és que tota la realitat, de la partícula més petita a tot l’Univers, s’explica amb només 63 esglaons. I nosaltres som més o menys al mig d’aquesta escala d’ordres de magnitud. Els àtoms de les nostres proteïnes, que es troben als esglaons de baix de l’escala però que fa milers de milions d’anys van ser fabricats durant les explosions de les supernoves en galàxies i regions de dalt de tot d’aquesta mateixa escala, s’han trobat a mitja escala i, mira per on, som nosaltres.

La imatge de dalt l’he fet a partir de la que podeu trobar aquí, a la web amb les imatges que va fer la nau Apollo 8. I, per si no la coneixeu, aquí teniu la foto del nostre planeta amb la Lluna que va fer la sonda Cassini des de Saturn. Totes les ambicions humanes, juntes en una minúscula boleta blava perduda a l’espai. Tota la humanitat, viatjant per l’espai dins la nau espacial Terra, com bé deia en Buckminster Fuller. Per què no aprenem a viure junts?

——

Per cert, l’Eduardo Mendieta parla de la foto de la Terra que va enviar la nau Apollo 8, i diu que som en una brillant boleta blava (una bala) perduda a la immensa soledat del negre buit. Diu que la vida és un ínfim episodi temporal a la Terra. Anem en una fletxa cap endavant, o en una espiral a la qual caurem?

Leonardo i les tarteres

dijous, 2/08/2018

Jennifer Senior, a la ressenya que va escriure fa pocs mesos de la biografia de Leonardo da Vinci escrita per Walter Isaacson (traduida fa poc al castellà), indica que Leonardo era una persona més interessada en cercar el coneixement i en gaudir-ne que en publicar les seves troballes. Leonardo era capaç de connectar aspectes que ningú més sabia relacionar, especialment entre les ciències i les humanitats. En va deixar constància a les més de set mil pàgines dels seus quaderns, que l’acrediten com el gran Renaixentista.

Durant la dècada de 1490, fascinat pel concepte Aristotèlic d’ímpetu i creient que els moviments havien de mantenir el seu curs mentre es mantingués “la força de l’impuls”, Leonardo va creure que el moviment perpetu era tal vegada possible. Va inventar i estudiar molts sistemes mecànics i aparells hidràulics, intentant una i altra vegada que el seu cicle de moviment no s’aturés.

Finalment, va veure que el moviment continu era impossible. Va ser llavors quan va escriure que “l’aigua que baixa, mai farà pujar una quantitat d’aigua igual al seu pes”. Va entendre la importància d’adonar-se que determinats problemes mai podran ser resolts, tot experimentant el plaer de descobrir un d’aquells “impossibles” que ens ha anat regalant el raonament humà al llarg dels segles. I va advertir els “especuladors del moviment perpetu”, recomanant-los que deixessin de perseguir absurdes quimeres. Va entendre que allò que impossibilita el moviment continu es la inevitable pèrdua d’ímpetu de tots els sistemes, causada per la fricció o per la resistència de l’aigua o de l’aire. Ho va comprovar amb els seus estudis sobre el vol de les aus i dels insectes, amb l’anàlisi del moviment dels peixos, i amb els experiments en els que feia caure objectes per un pla inclinat, que el van portar a deduir una de les lleis de la fricció: la de la independència entre la força de fregament i l’àrea de contacte.

Curiosament, sembla que la relació de Leonardo da Vinci amb el seu gran amic i matemàtic Luca Pacioli va començar i es va consolidar mentre participaven en espectacles curts a la cort de Milà, on feien jocs de mans, endevinalles matemàtiques i entreteniments basats en dibuixos geomètrics. Després, van publicar (un escrivint, l’altre dibuixant) aquest gran llibre sobre la proporció divina que tants hem admirat.

Amb els seus experiments, Leonardo va començar a establir les bases del segon principi de la termodinàmica, dient que és impossible construir màquines amb un rendiment del 100% perquè, en tota transformació d’energia, sempre hi ha una part de la mateixa que es perd en forma de calor. És per això que els humans, com bons éssers vivents extròpics que som, escalfem el planeta i incrementem l’entropia de l’Univers.

I el fregament que va estudiar Leonardo molt abans dels experiments de Galileo i de les teories de Newton, és el que fa que les tarteres es mantinguin en equilibri, amb un pendent que justament és el màxim que permet la fricció entre les pedres. Si heu pujat o baixat tarteres (com la de la imatge de dalt, que trobareu a aquesta pàgina web), haureu experimentat els petits allaus que surten de cada una de les vostres passes. Són moviments de pedres que ràpidament s’aturen justament perquè el pendent és l’adequat. Ara bé, si prop hi ha un espadat de roca amb pendent més gran, l’efecte pot acabar sent molt més greu i violent.

——

Per cert, en Ramin Jahanbelgloo diu que qualsevol forma de violència esdevé il·legítima de manera automàtica, i que per tant, ara fa 10 mesos, el president espanyol es va deslegitimar quan va fer servir la violència en contra de gent jove o gent gran que no eren en absolut violents. Diu que en canvi, el diàleg és, per si mateix, molt subversiu.

Evolució i color de la pell

dissabte, 21/07/2018

Fa cinc anys, la Universitat de Princeton va editar la seva guia per a l’evolució. És un llibre amb 122 capítols, rigorós i amb sòlids fonaments científics. Després, va publicar una versió més reduïda de 22 capítols que ara ha estat traduïda al castellà, i que tracta des dels fonaments biològics de l’evolució fins l’evolució humana dirigida, passant per temes tan diversos com l’evolució i les malalties, la polèmica entre evolució, religió i creacionisme, o l’evolució cultural.

A més d’altres, hi ha un capítol d’aquest llibre que he trobat especialment interessant: és el relatiu al futur de la evolució humana, escrit pel biòleg i professor Alan R. Templeton. El primer que constata l’autor és la gran dificultat que suposa fer prediccions en aquest tema, atès que el procés evolutiu és aleatori i que això implica que qualsevol anàlisi ha de ser forçosament probabilístic. En Templeton ens posa un exemple: suposem que una mutació autosòmica que fa que, en els individus afectats, el nombre previsible de fills sigui un 10% més elevat que la mitjana de la població. Ara bé, cal tenir en compte que aquest percentatge fixa el nombre previsible de fills però no el real, perquè les persones poden no tenir fills, i en aquest cas la mutació es perd. A més, cal considerar l’aleatorietat de la meiosi. Només podem basar-nos en la distribució de probabilitat (de Poisson) del nombre de fills i en la de la transmissió de la mutació durant la meiosi. Si ho fem, l’Alan Templeton ens explica que la probabilitat final que aquest gen mutant es perdi del tot, és del 82%. Per tant, només en un 18% dels casos, la mutació donarà lloc a la deriva genètica que podrà portar, si l’entorn és propici, a una millora de l’espècie.

Una de les forces que marquen l’evolució és aquesta deriva genètica, que promou una progressiva diferenciació adaptada a l’entorn. Això és cert a totes les espècies, i els humans no en som pas una excepció. És el que va fer que en un cert moment, ens diferenciéssim i separéssim dels altres primats. Però en el nostre cas tenim dos elements més que són específics de nosaltres, els humans: la cultura i el flux genètic. La cultura (i els avenços mèdics i bioquímics, per exemple) fa que sapiguem salvar de la mort nadons i nens que només fa pocs segles morien sense tenir fills i per tant sense poder transmetre el seu genoma a la posteritat. L’altre factor, el flux genètic, és més important perquè, a diferència de la medicina que només s’aplica a les persones malaltes, és global. El flux genètic és la transferència d’al·lels de gens entre diferents poblacions com a conseqüència de la mobilitat i de les migracions. Cap altra espècie a la Terra té una població viva tan nombrosa i a la vegada tan bellugadissa. Els animals en general no van en cotxe ni en avió…

L’Alan Templeton explica que el flux genètic afavoreix la homogeneïtzació. És quelcom que ja estem veient, perquè ja som una de les espècies genèticament més homogènies del planeta. Això ens portarà a una pèrdua d’adaptacions locals i a un increment de l’homogeneïtat genètica global. En altres paraules: amb gran probabilitat, el flux genètic farà desaparèixer de mica en mica les races, els trets de les diferents comunitats del món, i les diferències en el color de la pell.

El flux genètic anirà aconseguint probablement el que els humans sembla que no som capaços de fer: eliminar el racisme i la xenofòbia de soca-rel, en base a eliminar les diferències de raça i color de la pell que van anar sorgint lentament per adaptació regional i local. Això sí, sense renunciar a la immensa riquesa de la diversitat genètica de totes les persones de la nostra espècie humana.

La imatge de dalt és d’aquesta pàgina web.

——

Per cert, gràcies a Gordon Gallup sabem que els elefants asiàtics i els dofins (a més d’alguns altres animals) passen exitosament el test del mirall. Mireu aquest vídeo. No som els únics que que som conscients del nostre “jo”, i aquest test ens demostra que hi ha altres animals que l’evolució els ha fet més propers a nosaltres del que pensem. La prova del mirall indica auto-reconeixement, amb possibilitat de consciència pròpia i de sentit d’un mateix.

El ginkgo, nosaltres i el rellotge de les probabilitats

dissabte, 14/07/2018

El rellotge de la fi del món (l’anomenat Doomsday Clock) és un símbol que representa la probabilitat que provoquem una catàstrofe global que acabi amb la nostra espècie a la Terra. Periòdicament i des de 1947, és actualitzat pels membres de la Junta de Seguretat i Ciència dels científics atòmics, en base als estudis científics que publiquen al seu butlletí. Durant les primeres dècades mostrava el perill d’una extinció provocada per bombes atòmiques, però des de 2007, inclou també la probabilitat d’un suïcidi col·lectiu provocat pel canvi climàtic fruit de l’escalfament global. Pocs anys després, en John Cook, en un article de l’any 2013 en aquest butlletí que es basava en una anàlisi del científic James Hansen, va fer una afirmació polèmica i discutible però que tenia l’encert d’explicar l’essència catastròfica del canvi climàtic: va quantificar l’escalfament global i l’excés energètic del planeta, dient que era equivalent a l’explosió de milers de bombes atòmiques cada dia, 365 dies a l’any. La catàstrofe climàtica és aquí, encara que no en siguem gaire conscients…

Com deia, el rellotge de la fi del món és el rellotge de les probabilitats. És simplement una manera gràfica d’indicar la probabilitat que siguem prop de la nostra fi, avaluada periòdicament per aquest grup de científics. Al principi, l’any 1947, el van situar a 7 minuts de la mitjanit, i després l’han anat movent en funció de la probabilitat de catàstrofe antropogènica augmentava o disminuïa. La imatge de sota (que podeu trobar a aquesta web) mostra els avanços i retards del rellotge durant aquests anys. La mínima probabilitat de catàstrofe va ser l’any 1991, després dels acords Estats Units – Rússia de reducció d’armament atòmic. Però a partir de l’any 1995, el risc ha anat creixent de manera quasi constant, i el rellotge s’ha anat acostant a la mitjanit final. Ara mateix, el tenim a només 2 minuts de les 12 de la nit.

Hi ha qui diu que estem destruint el planeta. No és cert. Simplement ens estem suïcidant, i cada cop és més urgent posar-hi remei. Estem en perill evident de desaparèixer, però si ho fem, la vida al planeta continuarà i tal vegada, d’aquí uns milions d’anys, sorgirà una nova espècie més intel·ligent que nosaltres. Una prova que la vida és molt més resistent que nosaltres (a més dels bacteris) és el ginkgo biloba. La imatge de dalt és d’una fulla dels ginkgos de la Via Augusta de Barcelona, però també n’hi ha a Granollers, a Girona i a molta altres indrets. Sabíeu que hi ha bastants ginkgos biloba que van sobreviure a la bomba de Hiroshima? Aquesta pàgina web en mostra sis. Un d’ells era a només 1.130 metres de l’epicentre. La bomba ho va arrasar tot, però aquests ginkgos van demostrar que la bogeria humana no pot acabar amb la vida.

No destruirem el planeta. I probablement tampoc acabarem d’extingir del tot l’espècie humana. Però hi ha una gran probabilitat que aquesta barreja de neoliberalisme, colonialisme, militarisme i masclisme inhumà que ens governa acabi matant bastant més de mil milions de persones durant aquest segle. Perquè, com deien l’any passat en Camilo Mora i els seus col·laboradors a la revista Nature, al voltant del 30% de la població mundial està exposada actualment a condicions climàtiques que superen el llindar màxim permès pel nostre organisme durant almenys 20 dies l’any. Cap al 2100, en Camilo Mora diu que aquest percentatge es preveu que augmentarà a ~48% en un escenari de reduccions dràstiques de les emissions de gasos d’efecte hivernacle, mentre que podria créixer fins al ~74% en un escenari d’emissions creixents. D’aquí a 82 anys, els nostres néts és probable que vegin que més de la meitat de la població mundial, obligada a romandre en zones de gran escalfament, es troba en situació de fortíssim risc de mort. La medicina lluita per allargar-nos una mica la vida, però la humanitat acabarà matant una gran part de la seva població (aquella que és desposseïda i prescindible).

Deixeu-me que comenti un darrer estudi. És el dels professors Vitali, Glattfelder i Battiston, que van analitzar més de 43.000 empreses multinacionals. En el seu estudi, van descobrir que el 80% d’aquestes empreses estava controlat per només 737 persones. Com diu en Federico Mayor Zaragoza, aquests són l’oligarquia no democràtica (del G-7 o del G-8, en les seves paraules) que actualment decideix per on ha d’anar el món i els seus més de 7.000 milions d’habitants.

Som en una situació que pot acabar matant un percentatge molt significatiu de la humanitat, amb un sistema no democràtic que controlen menys de 1000 persones. Em temo que, en aquest context, hi ha una paraula que mostra amb tota la cruesa el que malauradament veurem: genocidi.

Acabo amb tres frases més de Federico Mayor Zaragoza, pronunciades aquesta mateixa setmana a la Universitat d’Estiu per la Pau: “ara sabem que el supremacisme mata… però hem de saber passar de l’ús de la força a la paraula… les dones seran la pedra angular de la nova civilització que hem de construir, perquè rarament usen la violència”.

——

Per cert, la Petra Reski es pregunta per què, després del relleu de Sonia Alfano a la presidència de la Comissió Parlamentària anti-Màfia Europea (CRIM), l’activitat de la Comissió va caure de cop, i sorprenentment, en el silenci i la més absoluta inacció. Diu que avui, la Màfia és un component estructural del capitalisme financer.

 

Energia neta i que a més neteja

divendres, 6/07/2018

Els humans no som gaire més espavilats que les granotes que acaben morint escaldades quan les posem en una olla que anem escalfant lentament. La diferència (a favor de les granotes) és que elles no són les responsables que l’aigua vagi sent cada cop més calenta.

El que sí és cert és que aquests darrers anys, quan l’escalfament global es va fent més palès, la gent en parla més i fins i tot els polítics comencen a fer petits (molt petits) passos. Un d’ells és l’informe sobre noves tecnologies per a la captura i ús del carboni, que va encarregar la Comissió Europea i que fa poc va publicar el HLG (High Level Group) en el marc dels seus informes d’assessorament científic. L’informe, redactat per un reconegut grup d’experts científics, el podeu trobar i llegir aquí.

L’informe planteja, analitza i compara nou possibles escenaris energètics. Dos d’ells, basats en l’ús de combustibles fòssils, continuen generant emissions i escalfant el planeta. És més del mateix. Uns altres cinc són neutres perquè no incrementen les emissions de diòxid de carboni: o bé no en generen, o bé retornen allò que abans capturen de l’aire. Finalment, els dos darrers esquemes proposats generen energia a la vegada que disminueixen la quantitat de diòxid de carboni a l’atmosfera. És clar que la solució no serà única, i que acabarem usant a la vegada diverses d’aquestes solucions o fins i tot d’altres. Però l’interessant és que aquests set nous sistemes energètics que proposa són nets, i que a més, dos d’ells netegen.

Els dos esquemes de la banda de dalt de la imatge corresponen a esquemes d’economia circular, neutres pel que fa a les emissions. Els podeu veure a l’informe que he esmentat. Dalt a l’esquerra, una central elèctrica tèrmica (el quadrat blau de l’esquerra) genera energia elèctrica sense emissions perquè porta incorporat un sistema CCU de captura i ús de carboni basat en el tractament dels fums a la fase de post-combustió (PCC, al mig de la figura). El carboni capturat s’envia a una planta química de conversió (dreta) que, amb l’aportació d’energia elèctrica de fonts renovables i netes (en color groc) i amb hidrogen que obté de l’aigua, sintetitza combustibles (bàsicament, alcohols). Aquests combustibles són enviats a la central elèctrica, que els usa per a la producció d’electricitat. L’interessant és que el carboni segueix les dues fletxes negres i la blava de sota, en un recorregut circular i “tancat” que no l’avoca a l’atmosfera. L’altre esquema és el de dalt a la dreta. En aquest cas, el carboni s’obté de l’atmosfera amb sistemes de captura directa de l’aire (DAC) que requereixen l’aportació d’energia elèctrica neta i verda (en color groc). Com abans, el carboni capturat s’envia a una planta química de conversió (al mig) que, amb l’aportació d’energia elèctrica de fonts renovables i netes (en color groc), sintetitza combustibles (alcohols) que serveixen per l’ús industrial, domèstic i de vehicles (dreta). És clar que la seva combustió genera emissions (fletxa negra vertical de la dreta), però el sistema torna a ser neutre perquè no es fa més que retornar a l’atmosfera el carboni que abans s’ha capturat. Igual que abans, el carboni segueix el cicle tancat de les fletxes negres i blava. Aquestes dues solucions tenen una cosa interessant: el combustible sintetitzat (fletxes blaves) es pot emmagatzemar, servint com a dipòsit d’energia (en forma química) que permet resoldre el problema (sol – no sol, vent – no vent) de la intermitència de les fonts energètiques renovables. En tot cas, el repte actual passa per millorar i fer més eficients i usables els sistemes CCU-PCC i DAC, però les solucions hi són i prometen.

L’altre esquema, el de la banda de baix de la figura, és una de les propostes de sistemes energètics que a més netegen l’atmosfera. En aquest cas, veiem una barreja entre la generació de bioenergia i els sistemes de captura i confinament (CCS): recollim biomassa, la tractem (fent, per exemple, pèl·lets), i la usem com a combustible de centrals elèctriques tèrmiques (el quadrat blau del mig) que generen energia elèctrica verda i neta. Les centrals porten incorporat, com abans, sistemes CCS de captura de carboni basats en el tractament dels fums a la fase de post-combustió (PCC, a la dreta) que no utilitzen el carboni capturat sino que el guarden al subsol (per això s’anomenen sistemes CCS i no CCU, perquè l’ús del carboni deixa pas al seu “storage“). A diferència dels esquemes de dalt, ara les fletxes no segueixen un camí tancat, sino que són unidireccionals: surten de l’atmosfera i acaben al subsol. A l’informe podeu trobar la resta de solucions proposades.

Europa, que malauradament està oblidant els drets humans de la seva essència fundacional, tal vegada comenci ara a despertar en el tema urgentíssim del pas a les energies netes. Millor això que res.

———

Per cert, l’Elisabeth Anglarill diu que, amb els migrants, estem davant una crisi absoluta, aquesta sí, del dret d’asil, i d’un menyspreu dels drets humans essencials. Diu que per tant estem davant la desnaturalització d’un dels puntals que ens feia construir l’Europa solidària que volíem ser.

Soc descendent d’Aristòtil?

divendres, 29/06/2018

Soc descendent d’Aristòtil? Ho soc de la seva filla Pythias, del seu fill Nicómaco o d’algun dels seus altres fills?  Sembla que el més probable sigui que no, oi?

Pensem-hi una mica. D’Aristòtil fins ara hi ha hagut unes 84 generacions, si acceptem que el període de temps entre una generació i la següent és de 28 anys (estem usant el fet que l’edat mitjana per tenir fills, a tot el món i al llarg de tota la historia, és de 28 anys). No sembla massa, oi? Suposant que la hipòtesi que soc descendent d’Aristòtil sigui certa, la primera constatació és que podríem fer una fila imaginària de 84 persones, cada una d’elles sent filla de la que té al seu darrera, de manera que la darrera fos Aristòtil i la primera fos jo.

Ara bé, jo tinc dos pares i quatre avis. També vaig tenir vuit besavis i 16 rebesavis. El nombre dels meus avantpassats directes es duplica a cada generació. Si penso en ara fa 10 generacions (estaríem parlant de 28*10=280 anys, per tant seriem a l’any 1738), només cal multiplicar per 2 deu vegades, passar per 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256 i 512, per veure que soc descendent de 1024 persones que van conviure amb Felip V pels voltant de l’any 1738 (estic fent la hipòtesi que a totes les generacions es mantenia estrictament la regla dels 28 anys, cosa que evidentment és falsa; però aquesta simplificació no modifica les conclusions finals).

Què passa si anem més enrere? Com que el comportament del nombre d’avantpassats en relació a les generacions és exponencial, els resultats són sorprenents i poc intuïtius. Fa 20 generacions, l’any 1458, jo tenia més d’un milió d’avantpassats. Fa 30 generacions, l’any 1178, en tenia uns 1.074 milions. I fa 40 generacions, l’any 898, estem parlant de més d’un bilió (un milió de milions) de possibles avantpassats.

Però, com lliga això amb el fet que la població mundial era d’uns 310 milions de persones l’any 1000 i de menys de 200 milions de persones en temps d’Aristòtil, Pythias i Nicómaco? Pensem en l’any 1000, fa unes 36 generacions. Segons la llei exponencial, jo hauria de tenir uns 64.000 milions d’avantpassats que van viure als voltants de l’any 1000, un nombre que supera en 206 vegades la població mundial d’aquell moment. Sembla un contrasentit. Però la conclusió (que no podem quantificar més sense fer estudis geogràfics molt acurats) és que quasi tots els 310 milions de persones de l’any 1000 (sobretot dels que vivien a Europa i regions properes) van ser avantpassats meus. Meus, i de tots els qui ara vivim en aquesta zona del planeta. No només això, sino que si penso en aquest any 1000, veuré que tinc molts “avantpassats repetits”. Si féssim el nostre arbre genealògic fins les 36 generacions, tindríem, dalt de tot, 64.000 milions de caselles amb una munió de noms repetits, de manera que el nombre total de noms òbviament mai podria superar els 310 milions i segurament seria bastant inferior als 100 milions.

Molt probablement, tots som parents. I per trobar un avantpassat comú, no cal anar gaire més enrere que unes 20 o 30 generacions. En tot cas, tots som descendents d’Aristòtil (i també de Calígula) amb una probabilitat molt i molt alta.

——

Per cert, la Marta Tafalla diu que donar una segona oportunitat als migrants es pot convertir en part del canvi civilitzatori que necessitem. Proposa també invertir els diners que ara es dediquen a l’exèrcit, a la recerca militar i a la producció d’armes a acollir migrants, ajudar els seus països d’origen i buscar entre tots les maneres d’aturar la catàstrofe ecològica.

Elogi de les interaccions

dijous, 21/06/2018

Quan ens donem un cop amb una porta de ferro, què passa? Ens fem mal perquè la nostra pell xoca amb la matèria sòlida del ferro, amb els seus àtoms?

La resposta és no. No xoquem amb la matèria fèrria sino que som repel·lits, abans d’arribar-hi, per les seves forces atòmiques. Són els electrons exteriors dels àtoms de les cèl·lules de la nostra pell els que són aturats en sec per una immensa força d’interacció que es genera entre ells i els electrons dels àtoms de la capa exterior de la xapa de ferro. Perquè una porta de ferro, bàsicament, és espai buit, sense quasi res de matèria. És el que veiem a la imatge d’aquí al costat (que he tret d’aquest vídeo, força conegut i molt recomanable), que mostra l’aspecte que tenen els objectes que considerem sòlids quan els mirem a una distància de l’ordre d’una centèsima d’Àngstrom (un Àngstrom és una mil milionèsima d’un metre: si cada habitant de la Terra s’empetitís fins mesurar un Àngstrom i ens poséssim tots en fila, faríem una línia de 7 metres). Considerem un cub de ferro de densitat 7,9 i de 56 grams. Amb una simple divisió, veiem que el seu volum és de 7,1 mil·lilitres. Ara bé, com que la química ens diu que 56 grams de ferro són un mol, i com que un mol conté 6 per 10 elevat a 23 àtoms (el nombre d’Avogadro), a l’estructura cristallina cúbica del ferro alfa, cada àtom ocupa un espai de 1,2 x (10 ^ (-23)) centímetres cúbics (només cal dividir 7,1 pel nombre d’Avogadro). I ara, l’arrel cúbica d’aquest valor ens dona la separació els nuclis de dos àtoms de ferro veïns: 2,3 Àngstroms. Si ens situem al nucli d’un àtom de ferro amb els seus 56 neutrons i protons (com el de la imatge de dalt), haurem de travessar una distància de 2,3 Àngstroms pràcticament buida que només conté uns quants electrons fins trobar el següent nucli de l’àtom de ferro veí, que sabem que té un diàmetre, en metres, de 5,6 per 10 elevat a la potència menys 15.

Si dividim la distància de 2,3 Àngstroms entre dos nuclis veïns d’àtoms de ferro per aquest valor del diàmetre dels seus nuclis, obtindrem que la relació és de 41.000. O sigui: si el nucli d’un àtom de ferro tingués la mida d’un cigró, el seu veí a l’estructura cristallina de la porta estaria a 400 metres. Aquesta és la imatge d’una sòlida porta de ferro quan la mirem a una distància de l’ordre d’una centèsima d’Àngstrom: un conjunt de cigrons disposats regularment, cada un d’ells a quatre-cents metres dels seus veïns. En mig, en aquests 400 metres, uns pocs electrons que pràcticament no tenen massa i que no es volen deixar veure. Els sòlids són buits. Però atenció: interaccionen fortament amb la nostra pell.

Curiosament, el funcionament del nostre cervell es basa també en les interaccions entre neurones, més que en les neurones mateixes. Diuen que el cervell és l’objecte més complex del sistema solar, encara que només inclogui el 2 per cent del pes corporal. Com podeu llegir aquí, es calcula que dins de la cavitat cranial hi ha cent mil milions de neurones, que gestionen un nombre immensament més gran de connexions neuronals. De fet, el nombre de sinapsis és superior als 1000 bilions. El nostre cervell consumeix un 20 per cent de la nostra energia total (de fet, en els nadons, el cervell consumeix un 65 per cent de la seva energia total), i és tant sofisticat que el nostre ADN dedica el 80 per cent dels gens per a codificar les seves característiques. Sorprenent, oi?

Ara bé, segons explica en Christof Koch, qualsevol mecanisme molt complex amb un nombre d’interconnexions per damunt d’un determinat llindar i tal que la seva estructura codifiqui un conjunt de relacions causa-efecte, acaba tenint un cert nivell de consciència i sentint alguna cosa que ve de dins seu. Perquè segons la teoria de la informació integrada de Guilio Tononi, la consciència d’un cert sistema, a partir d’una determinada massa crítica de complexitat, ve determinada per les seves propietats causals, i per tant, la consciència acaba sent una propietat intrínseca i fonamental dels sistemes físics quan esdevenen més i més complexes. O sigui, que és un poder causal intrínsec que apareix automàticament en mecanismes molt i molt complexes com el cervell humà. De fet, Tononi diu que la complexitat d’un cert sistema ens pot donar una mesura del seu grau de consciència. A la seva teoria integrada de la informació, aquesta mesura la quantifiquen amb un valor que anomenen “Fi”. I el valor “Fi” del cervell humà és tan gran, que fa impossible calcular o simular-ne això que en diem consciència. La consciència no es pot simular, perquè només es troba dins la mateixa estructura dels sistemes que ho són.

El ferro és sòlid no com a conseqüència de la matèria que el conforma (matèria que deixa immensos espais buits), sino que ho és com a resultat de les forces atòmiques d’interacció, que, cal dir-ho, són molt poques perquè només afecten els àtoms més propers. I sembla ser que nosaltres som conscients no pel fet de tenir cent mil milions de neurones al cervell, sino gràcies al nombre ingent d’interaccions que generen entre elles. Tots dos, el xoc amb la porta i  pensaments del tipus “sóc viu”, són dos resultats d’una immensitat d’interaccions a nivell microscòpic. Mira per on, bona part del que experimentem cada dia és resultat d’interaccions.

Els humans també interaccionem, encara que amb moderació. L’amor, l’amistat, les relacions, fins i tot les xarxes socials, van modelant el nostre Jo i donen sentit a la nostra vida. Construïm la vida sobre les nostres relacions perquè som animals socials. Però clarament no som com les neurones. Les nostres interaccions són modestes, febles i poc nombroses. Els grecs van crear la democràcia quan van entendre la importància del dret a la paraula, del dret a discutir-ho tot, del dret a interaccionar públicament a l’assemblea i del dret a empoderar-se. Però ens cal lluitar, ara i sempre, per a que aquesta paraula no perdi el seu significat de respecte als drets de totes les persones i per a que no sigui segrestada pels qui pensen més en el seu desig de poder que en la gent.

—-

Per cert, en Pedro Olalla ens recorda que la democràcia va sorgir de la societat grega, quan va posar a l’abast de tothom una cosa fonamental: el dret a la paraula, el dret a discutir-ho tot i i el dret a interaccionar públicament a l’assemblea i a l’Àgora. Explica que la democràcia va brollar de l’ànima dels grecs quan van comprendre que la vida humana era única i més valuosa que qualsevol tresor o ambició, cosa que va portar a un pas progressiu del poder cap a mans dels ciutadans.

La música i els trítons

divendres, 8/06/2018

En George Steiner diu que hauríem de celebrar la prodigiosa fortuna per la qual, un “pobre animal forcat” com nosaltres (així és com ens defineix Shakespeare al Rei Lear) ha engendrat tres llenguatges majestuosos: la música, la matemàtica i la poesia. En el seu llibre ens explica que la música, l’únic idioma planetari, és segurament més antiga que la parla, i que la matemàtica, barreja d’harmonia, equilibri formal i conclusió elegant, pot exhibir una bellesa radiant. De fet, com bé diu, fins i tot els sordmuts poden fer matemàtica.

La música té efectes beneficiosos no només per a nosaltres, sino també per als animals, en base a les reaccions rítmiques que provoca a les neurones del cervell. Quan escoltem una nota musical, per exemple el LA de 400 Hz de la tercera octava de fa uns anys, les nostres neurones reaccionen a aquesta freqüència de quatre-cents bategs per segon. I d’aquí és d’on ve la importància dels harmònics. En aquest cas, els tres primers harmònics vibren a 800, 1200 i 1600 Hz. Allò que distingeix un instrument musical d’un altre és la proporció que conté, cada nota, d’aquests harmònics i dels següents. El que ens resulta agradable és que els harmònics mantenen el ritme. Si imaginem un tambor virtual extra ràpid que marqués el ritme de 400 cops per segon, el seu primer harmònic estaria seguint una cadència de 800 tocs per segon, i la del segon harmònic seria de 1200. Dit d’una altra manera, un de cada tres tocs del segon harmònic coincideix amb un toc de la nota principal, i el mateix passa amb un de cada dos del primer harmònic. Els harmònics van coincidint al llarg del temps de manera regular i en funció de les seves freqüències, i això contribueix al plaer que experimentem quan escoltem les notes.

En Joan Girbau ens va explicar, ja fa més de 30 anys, la íntima relació que hi ha entre aquests dos llenguatges dels trítons, la música i la matemàtica. Aquí podeu llegir l’article complet, que va publicar el Butlletí de la societat catalana de matemàtiques. Partim de la base que cada nota es pot representar per una freqüència u (més les proporcions de barreja dels seus harmònics, que ara per ara no considerarem). La pregunta és: és possible trobar un conjunt finit de notes, que anomenarem S, que ens permeti tocar música amb els instruments? En Joan Girbau deia que, atesa la importància dels primers harmònics, és raonable que si una determinada nota de freqüència u pertany al nostre conjunt S, les notes de freqüència doble i meitat (2*u i u/2) també hi siguin. Ara bé, el fet dels harmònics que abans comentàvem fa que la nostra percepció d’aquestes tres notes en progressió geomètrica de raó 2 (u/2, u i 2*u) sigui molt similar. De fet, les percebem com notes “de la mateixa família”. I és per això que diem que u i 2*u són la mateixa nota, encara que de diferents escales (vegeu la nota al final). Les notes de qualsevol escala són els primers harmònics de les notes de l’escala anterior (més greu).

Ja que l’estructura de les notes en escales ens garanteix automàticament que per a qualsevol nota u, els seus harmònics 2*u i 4*u també existeixen com a notes, la pregunta que sembla lògic que ens fem a continuació és què hem de fer per a que l’harmònic 3*u sigui també una nota que puguem tocar. I aquí comencen les sorpreses. En Joan Girbau demostra que, si volem tenir un conjunt de notes S tal que, per qualsevol nota de S, les notes 2*u, 3*u i 4*u també pertanyin a S, aquest conjunt S ha de tenir infinites notes. La música sembla que té un problema…

Però aquí arriba la genialitat dels pitagòrics, que van resoldre el problema dels harmònics amb una solució aproximada: l’escala pitagòrica cromàtica. Es tracta de trobar un conjunt de notes a cada escala de manera que per cada una d’elles u, hi hagi una altra nota v que sigui aproximadament v=3*u. En Joan Girbau demostra que conjunt més petit de notes que garanteix això conté justament 12 notes. L’escala dodecafònica surt de manera natural quan imposem que els tres primers harmònics de qualsevol nota siguin també (o quasi ho siguin) altres notes que puguem tocar! I una curiositat, que també trobareu a l’article d’en Joan Girbau: si volem millorar l’escala pitagòrica dodecafònica i tenir una millor aproximació dels harmònics 3*u, hem de passar de 12 a 41 notes. Val a dir que les dues millors aproximacions s’obtenen amb 665 i amb 15.601 notes a cada escala. Però, us imagineu un piano amb 665 tecles a cada escala? El fet quasi miraculós que van descobrir els pitagòrics és que tot lliga ja molt bé amb només 12 notes.

Una altra solució al problema dels harmònics és l’escala cromàtica temperada, que surt de definir una distància entre notes (vegeu un cop més la nota al final), pensar en escales d’un cert nombre de notes (per exemple, m) i imposar que totes les distàncies entre notes consecutives siguin iguals. Si s’estudien els valors de m que garanteixen que per tota nota u, l’escala conté també una bona aproximació de 3*u, es troben els valors m=7 (escala natural sense sostinguts), m=12 (escala dodecafònica) i m=29.

De fet, els valors de les freqüències de les 12 notes a l’escala pitagòrica cromàtica i a l’escala cromàtica temperada són molt semblants. Ho podeu comprovar a la pàgina 101 del llibre “Fes matemàtiques!” de Armengol Gasull (si escriviu “matemàtiques música escala cromàtica vibracions segon” a un cercador com Google, anireu directament a aquesta pàgina i podreu veure la taula comparativa). Tot lliga. Les 12 notes de l’escala natural amb sostinguts són la solució al problema d’incorporar els primers harmònics de totes les notes. Mira per on, els pitagòrics van resoldre un bon problema matemàtic d’optimització…

——

Per cert, la Lourdes Parramón parla del recull “Mujeres” d’Eduardo Galeano, i diu que preservar de l’oblit les dones que, pel seu capteniment exemplar, mereixen un lloc d’honor en la memòria col·lectiva, eixuga un deute moral. Parla d’iniciatives ciutadanes que pretenen corregir l’absència clamorosa de dones en l’arena pública, com ara #OnSónLesDones o Falten Elles, una acció de l’organització “Hay Derecho” que assenyala i posa en evidència els dèficits detectats.

——

NOTA: En Joan Girbau comenta que les escales musicals defineixen una relació d’equivalència entre les notes: dues notes u, v són equivalents si u = v*(2^q) per un determinat valor q enter. Això permet definir el conjunt quocient E i el conjunt de notes dins cada escala. Però es pot demostrar que si volem que, donada una nota u de E, 3*u i u/3 siguin també de E, cal un conjunt S amb infinites notes (de fet, això ja passa si només considerem 3*u). D’altra banda, la distància entre dues notes u i v es defineix en base al logaritme de la seva relació, per tal que compleixi les propietats habituals en tota distància: dist (u,v) = log (abs(u/v)).

L’Alzheimer i els ritmes

dimecres, 30/05/2018

Durant els darrers cent anys hem après molt sobre el funcionament del cervell, gràcies als treballs de Santiago Ramón y Cajal i amb l’ajut de sistemes de detecció i mesura com el de l’electroencefalografia que va inventar en Hans Berger. Sabem que tenim uns 86 mil milions de neurones, que cada una d’elles es connecta amb milers d’altres, i que grups molt nombrosos de neurones s’activen de manera sincronitzada i rítmica, produint ones que ara sabem captar. Quan dormim profundament i sense somiar, les neurones generen una música latent d’ones delta de baixa freqüència (entre un i quatre Hz o cicles per segon). Però les nostres neurones també ressonen en moltes altres freqüències. Per exemple, quan estem actius, generem ones gamma més ràpides (de 30 a 70 Hz), associades amb la formació de idees, el llenguatge, la memòria i amb la percepció conscient.

El cert és que hem avançat molt, però que encara no sabem res, del nostre cervell. Som com un nen a la platja, que juga amb la sorra i les onades sense ser conscient de la immensitat de l’oceà. En Marcus du Sautoy ens parla de la extraordinària complexitat del cervell humà i diu que el més probable és que els humans mai arribem a entendre’l del tot.

Dic això perquè fa poc vaig llegir una notícia molt bonica. S’ha descobert que el fet de sotmetre ratolins que tenen plaques d’Alzheimer en el seu cervell a flaixos intermitents i rítmics de llum LED durant una estona, redueix dràsticament el nombre d’aquestes plaques. Ho ha descobert un grup de científics del Massachusetts Institute of Technology (MIT), que van trobar que la llum estimulava les cèl·lules a ressonar i destruir les proteïnes nocives que s’acumulen i que provoquen l’aparició de la demència. Això sí, cal que el parpelleig segueixi un ritme de 40 flaixos per segon, perquè així activa aquest tipus concret d’ones gamma. Encara que ni els humans ni les rates podem percebre que es tracta d’una llum formada per una seqüència d’impulsos lumínics (ho veiem com una llum continua, per la persistència de la imatge a la retina), els ulls sí que capten els flaixos, els seus senyals òptics passen al cervell, les neurones s’activen a la mateixa freqüència, i amb les seves ones – el seu “ball” – van trencant les plaques. De fet, ara mateix s’està fent proves en persones malaltes d’Alzheimer, com podeu veure a aquesta noticia del New Scientist i en el vídeo que mostra. La imatge de dalt és justament d’aquest vídeo. Cal dir que s’ha vist que determinades vibracions i sons de la mateixa freqüència de 40 Hz són també útils i trenquen plaques d’Alzheimer. Sembla que l’important és fer ressonar les neurones a la freqüència de 40 Hz, no pas com es fa.

Una prova del limitat que és el nostre coneixement del funcionament del cervell humà i de la immensa complexitat del que encara no sabem són els experiments que ens mostren que la realitat pot ser molt diferent al que creiem que veiem. Un exemple és l’efecte McGurk, que aquí teniu explicat. Estem acostumats a que hi hagi coherència entre les nostres percepcions visual i acústica. Doncs bé, si en algun moment no coincideixen, el nostre cervell ha de decidir. El resultat és que no ens adonem de la discrepància, i que pensem que el real és només una de les dues (normalment la visual). Ho podeu veure i experimentar amb aquest vídeo de la BBC. Conclusió: en molts casos no captem bé la realitat, com ja ens deia Plató. Si això és el que ens passa, voleu dir que ens serà fàcil desentrellar els misteris del nostre propi cervell i entendre allò que realment fa?

Tot plegat m’ha recordat un acudit d’en Randall Munroe que podeu veure aquí i que ordena algunes branques del saber pel seu grau de “puresa”. Els psicòlegs diuen que la sociologia no és més que psicologia aplicada, els bioquímics afirmen que la psicologia no és més que bioquímica aplicada, els químics diuen que la bioquímica és química aplicada, els físics afirmen que la química és en realitat una forma de física aplicada…, i els matemàtics s’ho miren tot de lluny i amb perspectiva. De fet, els experiments del MIT sobre els flaixos de llum i les plaques d’Alzheimer ens demostren que, encara que el nostre coneixement del cervell sigui quasi nul, podem tractar i segurament podrem guarir alteracions i degradacions bioquímiques amb sistemes no invasius només basats en la física. Llum que pot curar l’Alzheimer. Bonic, oi? Podrem algun dia tractar i guarir-nos de la cobdicia humana?

———

Per cert, la Rosa Montero diu que el 80% de les 43.000 empreses multinacionals del món estan controlades per només 737 persones. Diu que com que hi ha un miler d’individus que posseeixen el món, els polítics haurien d’estar de la nostra part, de part de tots els altres ciutadans, per intentar controlar els potentats. Democràcia és això, no el que tenim.

Benestar i dispendi

divendres, 25/05/2018

El darrer número de la revista Scientific American publicava un gràfic que mostra, en una sola imatge, el malament que ho estem fent. És el que teniu aquí al costat, en una imatge que podeu trobar a aquesta pàgina web. Hi podeu veure representats un total de 109 països (encara que l’estudi es va fer amb 151 països, en alguns d’ells mancaven dades). La posició en vertical de cada país mesura la seva qualitat de vida amb un índex que va de zero a onze, mentre que la seva coordenada horitzontal, de zero a set, és el nombre de límits de sostenibilitat que aquest país està sobrepassant. La grandària dels cercles indica la quantitat de gent que hi viu.

Són els resultats d’un treball científic d’investigadors de la Universitat de Leeds, que fa pocs mesos ha publicat la revista Nature. Els 11 factors que s’han escollit per mesurar la qualitat de vida són el grau de nutrició, el sanejament i la netedat, l’esperança de vida, el nivell d’ingressos, l’educació, l’accés a l’energia, el suport social, els drets democràtics, la manca de desigualtat en els ingressos, la taxa d’atur i l’índex subjectiu de satisfacció vital. D’altra banda, els 7 límits de sostenibilitat indicats a l’eix horitzontal mesuren l’ús de recursos minerals, l’ús de recursos marins, la desforestació, l’ús de l’aigua, les emissions d’òxids de nitrogen, les de diòxid de carboni i les de compostos de fòsfor. Tant en el cas dels 11 indicadors de benestar social com en el dels 7 indicadors de la pressió ambiental (relativa als límits biofísics), el que es mesura és si superen el llindar admissible o no a nivell de cada estat. El cercle d’Espanya, per exemple, que es troba a la posició (7,8), ens indica que estem sobrepassant tots els 7 límits de pressió ambiental, mentre que només hem aconseguit 8 dels 11 indicadors de benestar social. El càlcul d’aquests 11+7 indicadors per a cada país s’ha fet de manera rigorosa i en base a estudis previs ja refrendats d’altres equips d’investigació, com podeu veure a l’article científic. A més, totes les dades, classificades per països, són a la web i es poden descarregar. En paraules dels autors, aquest treball és el primer que quantifica la sostenibilitat en l’ús de recursos a nivell nacional i el relaciona amb el grau de satisfacció de les necessitats humanes bàsiques a un total de 151 països del món.

Els investigadors de Leeds han fet a més un bon treball a l’hora de presentar els resultats. En aquesta web trobareu el mateix gràfic de dalt, però interactiu. Podeu consultar qualsevol país a la taula de la dreta, i el gràfic us mostrarà la seva posició en color; si moveu el cursor per damunt dels cercles veureu a més el nom de cada un dels països representats. Ho podeu observar també en aquest mapa del món, si us aneu passejant pels diferents països.

A més de la interfície per a la presentació de resultats, molt encertada, la principal conclusió del treball és que ho estem fent fatal. La zona òptima pel que fa al binomi benestar-dispendi, que seria la propera al (0,11), és totalment buida. No hi ha cap país que satisfaci les necessitats bàsiques dels seus ciutadans amb un nivell d’ús de recursos que sigui globalment sostenible. Quatre dels països amb més població, Índia, la Xina, Rússia i els Estats Units, són a les posicions (1,1), (5,4), (6,3) i (7,9). A més benestar, més depredació, i a l’inrevés: a menys pressió ambiental, menys benestar, com bé ens mostra la Índia.

Una de les preguntes que es fan en Daniel W. O’Neill i el seu equip és quin grau d’ús dels recursos biofísics és necessari per a satisfer les necessitats bàsiques de les persones, i si aquest ús de recursos es pot estendre a totes les persones sense superar els límits planetaris que ara ja són crítics. La conclusió, aquesta sí, ens obre una escletxa d’esperança. L’equip de Daniel W. O’Neill conclou que és possible satisfer les necessitats físiques (és a dir, la nutrició, el sanejament, l’accés a l’energia i l’eliminació de la pobresa per sota del llindar dels 1,90 dòlars diaris) de tots els 7.000 milions de persones del món amb un nivell d’ús dels recursos planetaris que no sobrepassi els límits de sostenibilitat del planeta. No obstant això, altres objectius més qualitatius com la satisfacció vital, l’esperança de vida saludable i la qualitat democràtica poden ser més difícils d’assolir.

——

Per cert, en Gaspar Hernández diu que els homes i dones ens hem de feminitzar, i que per fer-ho hem de practicar més l’empatia, la compassió i la cura, a la vegada que no ens hem d’avergonyir de les nostres fragilitats.