Entrades amb l'etiqueta ‘Albert Einstein’

Les molècules del got d’aigua

dissabte, 29/09/2018

Fa poc vaig llegir l’article que Albert Einstein va escriure l’any 1905 sobre la teoria del moviment Brownià. Poder llegir aquest article que Einstein va publicar als Annals de Física, en versió facsímil, amb les paraules i formules originals que va escriure i revisar ell mateix, va ser un plaer només comparable al de contemplar una obra mestra de la pintura, escoltar Mozart o llegir poesia. He estat dies portant les 18 pàgines impreses de l’article tot el dia amb mi, per així poder assaborir-lo trosset a trosset. El podeu trobar aquí.

Einstein, a l’article, explica essencialment tres coses. En primer lloc, mostra que quan tirem una mica de solut (per exemple, sucre, unes gotes de colorant, o fins i tot pol·len o pols de farina) en un solvent (aigua, però també un gas com l’aire), el comportament del solut és el mateix en tots els cassos, de manera que és possible calcular la seva pressió directament a partir de la teoria cinètica del calor que Ludwig Boltzmann havia enunciat feia pocs anys. Després, troba una formula per a calcular el coeficient de difusió, que mesura la velocitat amb la que el solut s’anirà estenent pel solvent; i, a continuació, dedueix una senzilla expressió que permet calcular el desplaçament mitjà de les partícules de solut durant un cert temps en funció justament d’aquest coeficient de difusió (vegeu la nota al final). La idea és ben senzilla: el solut es va difonent en el solvent perquè les seves partícules o molècules no paren de moure’s en un moviment que anomenem Brownià (en record de Robert Brown), empeses per infinitat de molècules del solvent que xoquen amb elles de manera totalment aleatòria.

I justament, el més bonic de l’escrit d’Einstein és el desenllaç final. Un cop ha deduït les formules que regulen dos comportaments (difusió i desplaçament mitjà) de les partícules de solut, elimina la variable que mesura el coeficient de difusió i obté la formula que podeu veure, amb la grafia original de l’article de 1905, a dalt. Es tracta d’una equació com a mínim sorprenent (vegeu un cop més la nota al final) perquè relaciona una magnitud perfectament mesurable com és el desplaçament mitjà de les partícules de pol·len que suren en un got d’aigua durant el seu moviment Brownià, amb el nombre de molècules d’aigua que tinc al got.

Einstein va entendre que el moviment Brownià era una prova de l’estructura molecular de l’aigua (i d’altres líquids i gasos), però a més ens va explicar com calcular el nombre de molècules. Gràcies a Einstein, ara sabem que cada 18 grams d’aigua contenen 601.698 trilions de molècules, que a cada centímetre cúbic n’hi ha 33.428 trilions, que la massa de cada una d’elles és evidentment un gram dividit per 33.428 trilions, i que el nombre de molècules que tinc en el meu got d’un quart de litre d’aigua és igual a 8 quadrilions i 356.917 trilions. Tot, gràcies a poder mesurar l’efecte que tenen els xocs aleatoris de tota aquesta munió de molècules sobre alguns grans microscòpics de pol·len. Per primera vegada, algú ens havia donat eines per a mesurar el domini atòmic. I la troballa no va ser només la idea, sinó la precisió dels resultats.

Albert Einstein va tancar un capítol de la historia de l’estructura de la matèria amb una elegància indiscutible. Tot havia començat amb Antoine Lavoisier, que l’any 1789, cinc anys abans que el matessin, va escriure el primer llibre de química moderna després de descobrir l’oxigen i els mecanismes de la combustió. Havia continuat amb John Dalton, que, entre 1802 i 1808, va fer la hipòtesi que la matèria estava formada d’àtoms, que els àtoms es combinaven en relacions enteres simples, i que era possible deduir els pesos relatius dels àtoms de diferents elements. I amb Amedeo Avogadro, que l’any 1811, per a combinar els treballs de Dalton sobre l’estructura atòmica de la matèria amb la llei dels gasos de Joseph Louis Gay-Lussac, va fer la gran hipòtesi: que dos volums iguals de gasos diferents, tots dos a la mateixa temperatura i pressió, contenen el mateix nombre de molècules. Molt després, l’any 1874, el químic rus Dmitri Mendeléiev, basant-se en el mètode d’Stanislao Cannizzaro per determinar masses atòmiques de diferents gasos, va establir la llei dels gasos ideals, va poder repartir els elements químics coneguts a la taula periòdica que va proposar quasi en paral·lel amb Lothar Meyer, i va poder predir l’existència d’elements encara no descoberts. Però va ser Einstein qui ens va regalar l’eina per a quantificar-ho tot, explicant-nos com calcular la quantitat d’àtoms o molècules en un mol de qualsevol solvent (el que ara s’anomena nombre d’Avogadro). Per primera vegada, només mesurant els moviments del pol·len vam saber obrir les portes del món atòmic.

Tot plegat, és un exemple sublim d’on podem arribar (més ben dit, d’on poden arribar algunes persones) només pensant i deduint. Perquè la formula d’Einstein que teniu a dalt és el miracle que ens permet saber, mesurant simplement la velocitat de difusió d’un colorant o el moviment del pol·len damunt l’aigua, quantes molècules hi ha al nostre got d’aigua, i quin és el pes (de fet, la massa) de cada una d’elles. Albert Einstein ens va ensenyar que podem entendre allò que és però que no podem veure, si sabem fer bones deduccions a partir del que sí veiem i observem de manera fiable. Observar, pensar, entendre, deduir, descobrir, són els grans principis de la ciència. I després actuar, perquè la ciència és la mare de l’enginyeria. Tot plegat, tenint ben presents dos aspectes essencials. Primer: quan observem, hem d’evitar que ens enganyin i hem d’estudiar els fets amb total objectivitat (això és especialment rellevant, en aquest món de falses veritats). I el segon: quan actuem, no ens oblidem de l’ètica. Nulle dia sine etica.

———

Per cert, l’Amador Fernández-Savater reivindica la capacitat de pensar i actuar, per sortir de la posició espectadora que no canvia res. Diu que sense pensament no hi ha creació, i que sense creació quedem atrapats en alternatives infernals, diu que la lluita és un regal que ens permet aprendre, junt amb els altres.

———

NOTA: L’article d’Einstein de l’any 1905 sobre el moviment Brownià és un viatge pels mètodes moderns de la matemàtica i la física. Utilitza les variables d’estat que ara emprem en l’estudi dels sistemes dinàmics, la teoria cinètica del calor (o dels gasos) de Boltzmann, el concepte de molècula (amb una estimació aproximada del nombre d’Avogadro), la llei dels gasos perfectes, el concepte d’entropia, les lleis de la dinàmica de Newton, de la difusió i de la pressió osmòtica, la integració analítica per a poder quantificar comportaments macroscòpics, la hipòtesi d’independència entre diferents partícules, la interpretació del coeficient de difusió com la constant de proporcionalitat entre les derivades espacials i la temporal a l’equació en derivades parcials de la difusió…

En tot cas, les dues grans aportacions de l’article són la deducció de la formula de la difusió, i la del desplaçament de les partícules. A la primera, Einstein aconsegueix calcular el coeficient de difusió (per exemple, d’una gota de colorant vermell en un got d’aigua) només en funció de la temperatura, la viscositat de l’aigua i el radi de les molècules de colorant. A la segona, dona la formula per a calcular la mitjana quadràtica dels desplaçaments de les partícules (de pol·len, colorant o del que sigui) en una determinada direcció x, en funció del coeficient de difusió i del temps. La formula de dalt surt d’eliminar la variable que mesura el coeficient de difusió que surt a aquestes dues equacions. Permet calcular N (el nombre de molècules que conté un mol de qualsevol substància química) com la inversa de la mitjana quadràtica dels desplaçaments de les partícules (cal observar que Einstein representava el nombre 1 per la lletra “I”), multiplicada per R*T (R es la constant dels gasos i T és la temperatura absoluta en graus Kelvin, vegeu a sota) i dividida pel producte de 3 pi per k i per P (on k és la viscositat del solvent i P és el radi de les partícules o molècules del solut. Per cert, és interessant que la formula contingui el nombre pi, oi? La importància del que és rodó també la trobem al món atòmic…

Aquesta formula de Einstein va permetre, només 4 anys després, que el físic francès Jean Perrin determinés el valor del nombre d’Avogadro N a partir de mesures experimentals del moviment Brownià. Perrin va deduir que el valor de N era 6,7 per 10 elevat a la potència 23. Després, aquest nombre N de molècules que conté un mol de qualsevol substància química s’ha acabat fixant en 6,022 per 10 a la 23. Un mol d’aigua, per exemple, són 18,015 grams o centímetres cúbics d’aigua.

La llei dels gasos perfectes diu que el producte P.V (pressió per volum) és igual a n per R per T, on n és la quantitat de gas (en mols), R es la constant dels gasos, i T és la temperatura absoluta en graus Kelvin.

Aquesta pàgina inclou dues simulacions animades del moviment Brownià.

La il·lusió de la consciència

divendres, 31/08/2018

Albert Einstein, el febrer de 1950, en contestar la carta angoixada d’un pare que havia perdut el seu fill, li deia que som part de l’Univers, una part limitada en temps i espai. Li comentava també que experimentem els nostres sentiments i pensaments com quelcom independent de la resta, en una mena d’il·lusió òptica de la consciència, i que el camí per arribar a la pau d’esperit era justament no alimentar aquesta il·lusió, sino intentar superar-la.

He de confessar que he tardat uns vint anys fins entendre (crec) què volia dir Einstein quan parlava de la “il·lusió de la consciència”. La consciència, aquesta experiència subjectiva del “Jo” tan forta i evident, és una il·lusió? Com pot ser?

La resposta m’ha vingut, en part, dels treballs de Guilio Tononi relacionats amb la teoria integrada de la informació, però també dels estudis relacionats amb el test del mirall, de les teories il·lusionistes, i d’uns articles recents, molt recomanables, de la revista Scientific American sobre allò que ens fa humans. Els treballs de Guilio Tononi, relacionats amb la teoria integrada de la informació, es basen en una mesura (que Tononi anomena Phi) de la complexitat de les connexions entre les subparts de qualsevol sistema que processi informació. En particular, i en el cas del nostre cervell, el valor de Phi depèn del nombre de connexions neuronals. Doncs bé, la conclusió de la teoria de Tononi és que qualsevol sistema amb un valor de Phi suficientment elevat és inevitablement conscient de si mateix. El valor de Phi del nostre cervell és suficientment elevat, gràcies a que l’evolució ens ha fet saltar del cervell de 950 centímetres cúbics del homo erectus de fa 143 mil anys fins als 1500 del actual homo sapiens. Però, segons els resultats de Giulio Tonini i el seu equip, qualsevol altre criatura vivent de l’Univers o qualsevol sistema informàtic futur que assoleixi un valor de Phi per damunt del llindar, passarà automàticament a ser conscient del seu “Jo”. Sembla ser que no som tan únics i privilegiats, a l’Univers, perquè tot depèn de la complexitat connectiva (encara que som molt i molt lluny de poder fabricar sistemes robòtics i informàtics que compleixin la condició de Tononi).

D’altra banda, el test del mirall, proposat pel psicòleg Gordon Gallup l’any 1970, és un mètode que permet determinar si determinats animals tenen capacitat d’auto-reconeixement. És ben senzilla: els científics col·loquen una marca visual a la cara o en el cos de l’animal, generalment amb pintura o amb un adhesiu sense perfum, i, a continuació, observen què fa quan és davant d’un mirall i veu la seva imatge. Es diu que l’animal ha passat exitosament el test del mirall si es mou per veure millor la marca reflectida al mirall i si se la toca o fins i tot intenta treure netejar-se-la. Els nadons no passen el test del mirall fins als 18 mesos. Un cop més, sembla ser que no som els únics que tenim auto-consciència.

I les teories il·lusionistes? Doncs, com bé explica Keith Frankish, les teories de la consciència solen acceptar que la consciència fenomenal és real i pretenen explicar per què existeix. En canvi, els investigadors que defensen aquesta nova teoria il·lusionista sostenen que la consciència fenomenal és una il·lusió, i només pretenen explicar per què ens sembla que existeix. Interessant, oi?

Susan Blackmore, professora de la Universitat de Plymouth, ens parla dels mems a un dels articles del número de la revista Scientific American dedicat a què ens fa humans. Els mems són informacions que emetem, rebem i copiem. Són la unitat mínima de transmissió de l’herència cultural. Són paraules, frases, idees, tecnologies, modes, hàbits. Doncs bé, segons Susan Blackmore i Daniel Dennett, el cervell processa constantment esborranys de mems de manera descontrolada, fins que el sistema és preguntat i ha de donar alguna resposta. És en aquest moment quan el pensament s’ens fa conscient, i podem transmetre el mem (verbalitzant-lo o mostrant-lo) als altres. La consciència és per tant un fenomen a posteriori: sembla ser que som conscients quan fixem i solidifiquem algun esborrany de mem. Segons Dennett, la consciencia humana és essencialment un immens complexe de mems. Una il·lusió, en paraules de Blackmore, deguda a que som màquines de gens i mems (a diferència dels altres èssers vius, només basats en gens). Una il·lusió, això sí, que possibilita el nostre llenguatge, que manté la nostra memòria autobiogràfica i que fomenta aquesta falsa percepció que som un “Jo” que es manté en el temps i que ens sembla que no ha d’acabar. De fet, som únics perquè som prou intel·ligents com per poder auto-enganyar-nos i creure que hi ha un Jo conscient, com bé ens diu la Susan Blackmore.

Tornant a la frase profètica d’Einstein, la il·lusió de la consciència podria ser la il·lusió de l’infinit i d’aquesta falsa estabilitat del “Jo” que, en pensar que és un invariant al llarg del temps, creiem que no ha de poder acabar morint i desapareixent. Però les noves teories científiques ens expliquen que si pensem així ens auto-enganyem. És com quan veiem trucs de màgia, com bé ens explica en Daniel Dennett en aquest vídeo.

En tot cas, què ens fa diferents, als humans? Al mateix número de la revista on surt l’article de la Susan Blackmore, en Kewin Laland ens parla de la potència del llenguatge (sobretot matemàtic) i de l’aprenentatge social, que ens han permès explicar habilitats i tècniques als altres amb una precisió tal que ha acabat permetent poder enviar una nau espacial a fer fotos de Plutó, mentre que la Christine Kenneally i en Thomas Suddendorf parlen de la importància de la cultura, de la capacitat d’intercanvi de pensaments amb els altres i de la possibilitat de construir i imaginar escenaris molt complexos. Així mateix, en Michael Tomasello defensa la importància de la cooperació, que ens va començar a diferenciar dels altres primats fa uns 400 mil anys: els nostres avantpassats van començar a cooperar durant la caça (cosa que els ximpanzés no han fet mai) i, a més d’incrementar la seva efectivitat, van passar de la intencionalitat individual a la conjunta, cosa que, en paraules seves, va posar el “nosaltres” per damunt del “jo”, perquè van constatar que pensar en “nosaltres” era egoistament més interessant per cada un dels membres de la tribu. La cooperació i la utilitat del “nosaltres” va suposar el començament de la distribució tribal de tasques, l’establiment de normes del grup, i l’inici de la moral.

Einstein ens deia que no hauríem d’alimentar aquesta il·lusió de la consciència perdurable, sino que hauríem d’intentar superar-la, des d’una visió realista de la condició humana i de la nostra essencial limitació. No és fàcil, però és cada cop més imprescindible, perquè en aquest món limitat, els infinits i les absències de límits són irreals. I de fet, en Tomasello ens suggereix un possible camí: diu que actualment, en aquest planeta que se’ns ha fet petit, es cada cop menys clar qui som els “nosaltres” i qui és fora de la tribu. I acaba dient que si volem resoldre els grans majors reptes com a espècie, que amenacen a totes les societats humanes per igual, hem d’estar preparats per a pensar que tota la humanitat és “nosaltres” i que ningú és “els altres”.

La imatge de dalt la podeu trobar aquí.
——

Per cert, la Gemma Nierga va citar John Donne i els seus versos, que van ser recitats en vuit idiomes: “la mort de qualsevol home m’afebleix perquè estic lligat a la humanitat. Per això mai preguntis per qui toquen les campanes: toquen per tu”

Em mullaré?

divendres, 15/06/2018

Plou. Vaig caminant i he oblidat el paraigua a casa, però porto barret. Em mullaré molt? Què és millor, caminar poc a poc o anar a més bon ritme?

Vaig en bici o en moto. Es posa a ploure. Quanta aigua rebrà la meva camisa durant els 300 metres que em falten per aixoplugar-me?

Val a dir que aquesta primavera ha estat un bona ocasió per pensar en problemes geomètrics relacionats amb la pluja…

Imaginem per un moment que no fa vent i que la pluja cau verticalment. Quanta aigua ens caurà damunt durant, per exemple, un minut? Si estem aturats, el nostre barret rebrà tota la pluja que es troba en el prisma vertical que tinc damunt meu (el prisma B de la imatge de sota, en la que el barret seria H). Aquest prisma B, que anomenaré prisma de pluja, té una alçada tal que conté totes les gotes que acabaran caient damunt meu durant 60 segons. Què passarà ara, quan comenci a caminar? Una manera senzilla d’entendre-ho és usar el concepte de moviment relatiu, que tan bé ens va explicar l’Albert Einstein quan va exposar la seva teoria de la relativitat especial (vegeu el meravellós llibre de divulgació que va escriure el mateix Einstein junt amb Leopold Infeld l’any 1939, o bé el llibre més recent d’en Brian Greene): l’aigua que rebrà el nostre barret si comencem a caminar a una determinada velocitat V, és la mateixa que si em quedo parat i la pluja cau amb un vent lateral de velocitat V. La física ens diu que en aquest cas, el prisma d’aigua s’inclina i passa a tenir la forma A de la imatge de baix. A i B tenen la mateixa alçada, l’únic que passa és que la base superior de A es desplaça endavant un espai igual a la velocitat V multiplicada pel temps (en el nostre cas, un minut). Ara bé, com que els dos prismes A i B tenen la mateixa base H i idèntica alçada, el càlcul geomètric del seu volum ens dona el mateix resultat. Conclusió: en un minut, i independentment del que jo faci, el meu barret rebrà la mateixa quantitat d’aigua.

Però, què li passa a la part de davant de la meva camisa? Si no em moc, em trobo en la situació D de la imatge de baix. Com que la camisa és quasi vertical (la represento per V), el seu prisma d’aigua, D, no té gruix i el seu volum és nul. Si no camino, el davant de la meva camisa quasi no es mullarà. I si ara començo a caminar, passaré de la situació D a la C, amb un prisma d’aigua de bases verticals (és fàcil deduir la seva forma pensant en la trajectòria de la gota que arriba a l’extrem superior de la base V al cap d’un minut, i tenint en compte que les trajectòries de totes les altres gotes que arribaran a V seran paral·leles i de la mateixa longitud). En aquest cas, el volum del prisma d’aigua és el producte de la seva base (àrea de V) per la seva alçada, que a la seva vegada és proporcional a la velocitat i al temps, o sigui, a l’espai que he caminat. Si camino lentament, en un minut la meva camisa o samarreta es mullarà molt menys que si em poso a córrer. Però com que l’alçada del prisma d’aigua és el producte de la velocitat pel temps i això és l’espai recorregut, el cert és que la part de davant de la meva roba, en el tros que em falta per arribar on vull anar, es mulla exactament el mateix tant si m’afanyo com si no.

Podríem també parlar d’inclinacions intermèdies com és el cas dels parabrises dels cotxes i motos, i veuríem que el resultat és un terme mig entre els dels casos H i V. Però de fet, si anem en bici o en moto, no ens volem entretenir en calcular volums de prismes d’aigua, i només volem protegir-nos, no hi ha cap secret: hem de tapar-nos sobretot pel davant i per damunt.

Si he de caminar 500 metres abans d’arribar a casa, el millor que puc fer (si no em vull esperar sota algun teulat) és anar ràpid: encara que la part de davant de la meva samarreta rebi la mateixa quantitat d’aigua, el meu barret ho agrairà, i a més, acabaré amb l’esquena pràcticament seca.

Si anem en cotxe i considerem un determinat interval de temps (per exemple un minut), quan plou, el sostre del cotxe rep la mateixa quantitat d’aigua, independentment de si estem parats, anem poc a poc o conduïm a gran velocitat. El parabrisa de davant, en canvi, sí que rep molta més aigua quan accelerem; però el del darrera, si anem ràpids, aviat deixarà de rebre aigua i romandrà sec. Tot plegat és fàcil d’entendre i de quantificar si usem els conceptes associats a la relativitat del moviment i calculem volums de prismes d’aigua.

——

Per cert, la Ida Dominijanni diu que perquè Europa faci un gir cal una esquerra europea que sigui capaç de fer-la girar. Diu que Europa ha d’entendre per fi que el neoliberalisme no és el seu destí, sinó una orientació política i econòmica que pot i ha de ser abandonada.

 

Allò que és geomètric

divendres, 9/03/2018

Què és geomètric, i què no ho és? Si poseu “pintura geomètrica” en un cercador, us trobarà, a la web, fotos com la de dalt de la imatge, que tots veiem com una composició geomètrica. És un conjunt simple, format per superposició de figures quasi-rectangulars de diversos colors. Jo diria que la seva característica fonamental no és el fet de ser geomètric, sino la seva bidimensionalitat.

Mireu en canvi el quadre de baix, d’Edward Hopper, que és un exemple paradigmàtic del caràcter geomètric tridimensional de tot el que ens envolta. Hi podem veure les ombres degudes a l’orientació local de la superfície del terreny, que permeten deduir la posició del Sol, dalt a l’esquerra però no molt alta; les siluetes (aquells punts amb vector normal perpendicular a la direcció que els connectava amb l’ull de Hopper), les curvatures i plecs del terreny, les zones de curvatura Gaussiana positiva o negativa, algunes zones localment desenvolupables i fins i tot planes… Poca cosa es pot dir del caràcter geomètric del quadre de dalt, mentre que es podria escriure tot un llibre sobre la poesia que traspua l’obra de Hopper.

Hi ha un fet cultural força trist: no estem gaire preparats per a gaudir de la bellesa de les formes 3D, excepte, això sí, les humanes. Si ens demanen que mostrem alguna cosa geomètrica, és força probable que agafem un llapis i fem un dibuix 2D amb traços rectes i uns quants angles. Deu ser per això que els escultors són més escassos que els pintors i dibuixants.

Al món i la natura hi ha molt poques rectes. La geometria, aquesta ciència de la mesura del món que hem creat, ha de tenir eines per estudiar i entendre totes les formes corbades que ens envolten. La separació entre corbes i rectes és la que distingeix el món natural de l’artificial, perquè les rectes les vam inventar els humans. Van ser les rectes dels temples inques, egipcis, maies i babilònics, les que van inspirar Euclides quan, en un exercici d’abstracció, les va imaginar com continuació infinita del camí més curt que uneix dos punts donats.

I no es por parlar de geometria, de la geometria de veritat del món natural, sense parlar de Carl Friedrich Gauss. Gauss va ser un geni. Es diu que, als tres anys, va corregir un error en els càlculs financers del seu pare. I als set anys, a l’escola, va descobrir la formula per a calcular la suma d’una progressió aritmètica. De jove, mentre feia de cartògraf, va crear i escriure tota la disciplina que ara es coneix amb el nom de geometria diferencial, junt amb el concepte de curvatura de Gauss que porta el seu nom. El seu descobriment que les característiques de curvatura d’una superfície es poden deduir de manera completa només mesurant angles i distàncies i sense “mirar-la des de fora” és el que ara ens permet validar experimentalment la curvatura de l’espai que va plantejar Einstein a la seva teoria de la relativitat general, i la que ens ajuda a gaudir de tots els matisos corbats quan mirem el meravellós quadre de Hopper.

Tot és geometria. La nostra realitat geomètrica, tan similar a la dels altres animals, ens ajuda a entendre que som natura i que som geometria. Tenim una forma exterior quasi-simètrica, amb un pla de simetria que separa dreta i esquerra que fa que les nostres mans, en lloc de idèntiques, siguin enantiomorfes. La similitud en la disposició dels nucleòtids al llarg de l’hèlix de l’ADN (tot un prodigi geomètric absolutament tridimensional) fa que tots els humans siguem essencialment similars, i ens explica, com molt bé va fer Albert Einstein, que totes les persones que habitem el món som iguals pel que fa als nostres drets. Acabo amb tres frases que se li atribueixen: “Hi ha dues maneres de mirar la vida: creure que els miracles no existeixen o creure que tot és un miracle”, “El meu ideal polític és la democràcia. Que es respecti tothom com a individu i cap persona sigui idolatrada”, i “La paraula progrés no té cap sentit mentre hi hagi nens infeliços”.

Per cert, avui acabo amb una imatge (geomètrica, també), en comptes d’una cita:

Què és la veritat?

divendres, 6/10/2017

Fa pocs dies vaig tenir el privilegi de visitar les excavacions de Càstulo, de la mà de Marcelo Castro, director d’aquest conjunt arqueològic i un dels experts actuals en arqueologia romana. Com diu en Javier Esturillo, en Marcelo és un home senzill, entusiasta, i que té un especial poder de seducció. Jo afegiria que és un científic. Durant dues hores vaig quedar atrapat per les seves explicacions i pel que ens anava comentant d’aquesta ciutat soterrada, a 7 quilòmetres de Linares, de la que encara hem d’esperar per saber-ne molt més. Ens va parlar del Mosaic dels Amors i de la meravellosa patena de vidre que hi han trobat. I ens va explicar el procés de construcció de les teories arqueològiques. Al principi de les excavacions, deia, els voluntaris quedaven molt sorpresos de les llargues discussions entre els experts arqueòlegs, en reunions en què cada un d’ells defensava amb la màxima tenacitat la seva teoria; totes elles eren dispars i contraposades. Ara, bé, amb el temps, cada pedra i cada objecte que trobaven era una nova evidència, que descartava certes opcions mentre reafirmava d’altres possibilitats. Cada petita pedra era una espurna, un regal de fa vint segles que els portava una mica més de llum. La gran sorpresa d’aquells mateixos voluntaris era veure que, al cap d’uns mesos, a les reunions s’havia deixat de discutir i hi havia consens. Les dades havien anat modelant la teoria que ara tots feien seva. En un procés de refinament basat en allò que els explicaven les pedres, tots havien anat fent una transformació mental que els portava al consens, en un camí que havia començat amb múltiples veritats individuals i acabava amb la construcció d’una teoria altament versemblant.

En Michael Shermer diu que hem de ser sempre conscients de quines són les evidències en què basem les nostres afirmacions. El nombre de pàgines que veig que té el llibre que estic llegint, és cert per observació. L’afirmació que diu que l’univers va començar amb el big bang és altament probable que sigui certa, per la confluència i concordança d’experiments molt diversos com l’observació del fons còsmic de micro-ones, la distribució de galàxies, el desplaçament cap al vermell de la seva llum, l’expansió de l’univers i la gran quantitat d’elements lleugers com l’hidrogen i l’heli. Altres afirmacions, en canvi, són personals i només són verificables per validació interna. És el que passa, per exemple, quan dic que la xocolata negra és millor que la xocolata amb llet. En tot cas, Shermer explica que cal aplicar el principi de proporcionalitat: com més rar és el que ens diuen i ens volen fer creure, més proves i evidències hem de demanar. I, quan cerquem una explicació per un determinat fet, el consell és analitzar sempre diverses alternatives i quedar-nos amb la més probable. Perquè en ciència no hi ha veritats absolutes. Les afirmacions i teories es basen en dades, experiments i evidències i sempre tenen una certa probabilitat de ser incorrectes.

Els teoremes, en matemàtiques, són veritats perpetues. A les ciències experimentals, en canvi, la veritat no existeix, només és probable i caduca. I, si pensem en les persones, encara menys: cada un té la seva, que va construint i adaptant al medi. Per això, més que parlar de veritats, probablement hauríem de parlar d’evidències contrastades, basades en dades i en els fets. Perquè la ciència es basa en llegir molt per intentar saber el màxim del que s’ha fet fins ara, en no donar res per cert ni per segur, en cercar i obtenir evidències empíriques, i en plantejar i publicar, en base a tot l’anterior, noves hipòtesis, teories i solucions que sabem que seran caduques i que només són certes amb una determinada probabilitat.

La ciència, però, s’ha dotat de mecanismes de filtrat per incrementar el més possible aquesta probabilitat. Són els mecanismes de revisió de les revistes científiques. Els articles amb els nostres resultats i teories que enviem a aquestes revistes, són revisats per determinats investigadors anònims, que analitzen si el que diem mereix ser publicat o no. Aquest procés, que és molt més sever a les revistes de prestigi, actua com a control de qualitat i acaba garantint que el que finalment es publica sigui més fiable. És un procés no exempt d’errors, és clar. Però funciona millor que altres perquè garanteix que sempre que llegim un article en una revista científica, sabem que al menys hi hagut algunes persones que se’l han llegit i que l’han acceptat (sempre és més fiable l’opinió de lectors experts que la dels propis autors). El sistema basa la credibilitat del que llegim, en aquest filtre construït sobre l’opinió de revisors anònims i en el fet que algunes revistes són “més bones” que altres perquè apliquen filtres més estrictes. En el món de la ciència, la fiabilitat de qualsevol resultat es basa per tant en indicadors que inclouen el tipus de revista que el publica i el grau de reconeixement internacional dels autors, indicadors que d’alguna manera ens mostren la seva auctoritas: la capacitat moral dels autors per emetre una determinada opinió qualificada. La credibilitat dels resultats, això sí, implica esforç i moltes frustracions sobretot per part dels joves investigadors, que han de veure i acceptar moltes vegades com se’ls rebutgen treballs que ells consideren d’alta qualitat. És el preu que cal pagar, en un mecanisme que molt sovint acaba demanant superació, esforç i perseverança.

En canvi, però, la informació a internet en general no inclou cap filtre. Podem dir tot el que volem i fins i tot, insultar i ser poc tolerants. Sempre hi haurà qui ens llegeixi i tal vegada podem acabar fent-nos virals amb qualsevol bajanada. El cas recent de Mary Beard és molt significatiu. Encara que tinguis proves sobre la diversitat ètnica i cultural al Regne Unit, per exemple, si ho publiques a internet, pots rebre un allau d’insults. No importa que tinguis evidències que confirmin el que dius. A internet, les opinions refrendades no són més sòlides ni més acceptades que les mentides i els mites. Per això, quan accedim a la informació de les xarxes i a internet, hem d’estar molt preparats. Perquè, com que no hi ha filtres previs, el filtre l’hem d’aplicar nosaltres. En un escenari en què tothom pot dir el que vulgui, la responsabilitat és dels qui rebem i llegim la informació, perquè a l’època de la postveritat, ja no sabem què és veritat. La única solució és la post-ratificació de tot. No creure’ns res d’entrada, no reaccionar al moment, comprovar amb altres fonts, esbrinar qui són les persones que ho han escrit, veure què diuen els mitjans de comunicació que disposen de comitè editorial, analitzar-ho tot amb esperit crític. Se’ns gira feina…

Davant aquesta sorprenent seguretat de molts dels que escriuen a internet i a les xarxes, tenim el “només sé que no sé res”. Perquè si alguna cosa sabem segur, és que ciència no arribarà mai a explicar el sentit i l’origen de tot. Einstein ja ens ho deia: “en ciència, no existeixen les teories eternes. Al final, l’experiència sempre acabarà contradient algunes de les prediccions de les teories anteriors. Cada teoria té el seu període de desenvolupament gradual i triomf, passat el qual pot experimentar una ràpida davallada”. Einstein ens ho va explicar en un meravellós llibre de divulgació, “The evolution of physics“, que va escriure junt amb Leopold Infeld l’any 1939 (la cita és de la pàgina 68 a la versió castellana). Les teories científiques, com tot en aquest Univers, neixen, creixen, donen lloc a d’altres teories, i al final moren. Més endavant, en el mateix llibre, Einstein ens prevé contra la vanitat científica. Diu que els conceptes físics són creacions lliures de l’esperit humà i, encara que ho sembli, no estan únicament determinats pel món exterior. Continua dient: “En el nostre desig de descriure la realitat, ens assemblem a algú que volgués entendre i descriure el mecanisme invisible d’un rellotge del que no pot obrir la caixa i del que només en veu el moviment de les agulles i en sent el seu tic-tac. Si és una persona enginyosa i intel·ligent podrà imaginar un mecanisme que sigui capaç de generar tots els efectes que observa. Però mai podrà estar segur que la seva imatge és la única que els pot explicar. Mai podrà comparar les seves teories amb el mecanisme real i ni tan sols podrà concebre el significat d’una comparació que li està prohibida”. Tota una lliçó de fa quasi 80 anys sobre què és la veritat, en aquests moments en els que estem temptats a pensar que amb internet ho podem saber tot.

———
Per cert, en César Antonio Molina diu que vivim en una concepció lúdica de la vida, en la que l’evasió, el culte al cos i el no pensament s’anteposen a tota manifestació cultural, i en la que, gràcies a internet, la gent té la sensació que ho sap tot i que de tot pot opinar. Tenim, diu, ciutadania lleugera, democràcia lleugera, vida lleugera i educació lleugera, al costat de videocràcia, videopolítica i teleciutadans.

El real i l’imaginari

dijous, 2/03/2017

Com deia l’Anthony Gottlieb fa uns mesos al New York Times, la ciència actual s’està tornant cada cop més estranya. Einstein es neguitejava perquè, segons la mecànica quàntica, sembla que Déu estigui jugant als daus amb l’Univers. Però ara sembla, en paraules d’en Gottlieb, que hàgim passat del casino i els daus a la màgia. Perquè resulta que segons les darreres teories cosmològiques, és probable que tota la matèria de l’univers, inclosos nosaltres, vinguem del no-res.

Els físics diuen que el món és una proliferació contínua i bellugadissa d’entitats efímeres que es creen i desapareixen sense parar. Segurament és (i som) un conjunt de vibracions, una munió d’esdeveniments i de relacions, no de coses. Ens ho explica en Carlo Rovelli en un llibre que ja he comentat alguna altra vegada. En Rovelli ens parla també de la teoria dels llaços, segons la qual l’espai, que no és continu, està format per petits grans o quàntums d’espai, cent mil milions de milions de vegades més petits que el més petit dels nuclis atòmics. Aquests minúsculs grans no són enlloc, no poden ser enlloc perquè ells són l’espai. I el temps? Sabem què és el temps? La veritat és que és un concepte que tampoc acabem d’entendre, entre altres raons perquè no és únic: podem parlar del temps psicològic que experimentem quan recordem el passat, del temps termodinàmic que va passant mentre la sopa es refreda, o del temps cosmològic de l’univers en expansió. Però hi ha coses que la física sí que ens explica una mica. Gràcies a Ludwig Boltzmann i a molts físics del segle XX, ara sabem que només hi ha diferència entre passat i futur quan hi ha calor, perquè la distinció entre futur i passat es basa en que la calor va de les coses calentes a les més fredes. I, per què hi va? Per què la sopa que tenim al plat s’acaba refredant enlloc d’escalfar-se encara més? De fet, la resposta a aquesta darrera pregunta és molt sorprenent, i es troba a la base de tota la física moderna: la calor va del que és calent al que és fred per atzar. Perquè en els xocs entre molècules d’un objecte calent i molècules d’un de fred, és molt més probable que les primeres passin energia a les segones que no pas que veiem el fenomen contrari. La calor no va de les coses calentes a les fredes obligada per cap llei absoluta, sino que hi va només amb gran probabilitat, com ens deixa clar en Carlo Rovelli. Sabem que la sopa al plat es refreda, però hi ha una petita probabilitat, molt i molt petita, que algun dia veiem que s’escalfa encara més. Des de fa més d’un segle, la física ha hagut d’abandonar les certeses i acceptar que l’únic que podem saber de molts fenòmens del món super microscòpic és si són més o menys probables.

En resum: la matèria, tan real i palpable, és un conjunt de relacions i vibracions. L’espai són grans que no es troben enlloc, i el temps sorgeix de la probabilitat. Quasi res, oi?

Parlant de probabilitats, el darrer llibre que ha escrit en Sean Carroll, “The big picture”, força polèmic i que tot just he començat a llegir, és tot un viatge que va del més ínfim al món que experimentem, veiem i sentim. Un viatge, guiat per la física i les probabilitats, per aquest món d’extraordinària bellesa i diversitat que gaudim cada dia. Ara sabem, diu Carroll, que tot el que hi ha, objectes, plantes, animals i nosaltres, està fet amb molt pocs tipus de partícules elementals unides amb molts pocs tipus de forces bàsiques: el món i nosaltres mateixos som agregats amb un nombre astronòmic de molt poques peces: som quarks, gluons i electrons. Carroll defensa a més el que anomena “naturalisme poètic”, afirmant que tot el real és el que hi ha a la natura i en que no hi ha res fora de la natura. Si escalem les lleis fonamentals de la natura al món, als planetes i a nosaltres, Carroll argumenta que podem arribar fins i tot a estimar la probabilitat que existeixin Déu, l’ànima i la vida després de la mort. Segons comenta també en Michael Shermer, la conclusió de Sean Carroll és que aquestes probabilitats són molt petites.

La conclusió de Sean Carroll és contundent i a la vegada respectuosa. No parla categòricament, només ens explica el que és probable i el que no ho és. I el cert és que nosaltres tampoc som gaire probables. En Tim Radford diu que és clar que els àtoms no tenen vida, però que poden formar agregats molt i molt especials que anomenem “tu i jo”. La vida és un petit i efímer episodi que capgira temporalment aquest viatge inexorable de l’univers cap l’increment constant de la seva entropia, imposat pel segon principi de la termodinàmica. La vida és el fruit quasi màgic de la tendència metabòlica (hereva de la química) a construir, crear i complicar-se. Tot, gràcies a les lleis de la física.

El cert és que no sabem què som. Sabem que som éssers conscients perquè podem llegir aquest i altres textos, però curiosament ningú sap què és la consciència ni la pot definir, com bé ens recorda en Tim Radford. Ara bé, el que sí sabem és quins són els nostres components, i hem pogut descobrir algunes de les lleis d’aquesta natura de la que som part inseparable.

Aristòtil pensava que la Terra era al centre de l’univers i que estava formada de només quatre elements: terra, aigua, aire i foc. També creia que el Sol, la Lluna i els estels eren divins i perfectes, fets de matèria no terrenal: la quinta essència o èter. En vint segles hem avançat una mica, i ara hem vist que tot és fet de quarks, electrons i gluons amb un bany energètic de fotons. Vam començar amb quatre elements i al cap de 23 segles en tenim uns altres quatre. Això sí, amb una diferència: sabem que no hi ha quinta essència i que tot, Cel i Terra, són fets de les mateixes partícules elementals.

L’important, ens diuen els físics, és separar bé el que hem arribat a saber i que hem pogut comprovar i constatar, del que imaginem i suposem. La humanitat, quan era jove, creia en la quinta essència, i nosaltres quan érem petits creiem en els reis mags d’orient. Després hem vist que els reis no són tan mags, que tot l’Univers és fet del mateix tipus de matèria, i que no hi ha fantasmes ni bruixes. I és que les coses són molt més senzilles quan les sabem veure sense prejudicis. És clar que tothom té dret a pensar en mites imaginaris, però és bo saber que la ciència i els físics ens ajuden a desgranar el real d’allò que és, amb molt alta probabilitat, imaginari.

———

Per cert, en Bru Rovira diu que el que s’hauria de debatre a la ONU i a les cimeres internacionals és si primer és la indústria i després la política, o bé si la política decideix sobre la indústria. És a dir, cal debatre qui mana en els assumptes de la pau i l’ordre.

Einstein i les cinc cases

divendres, 23/12/2016

Fa poc, una amiga em parlava de l’endevinalla d’Einstein. Bé, de fet no és clar que fos proposada per Einstein, però val a dir que és interessant. Alguns suggereixen que Einstein la va inventar no pas com a test d’intel·ligència, sinó per desfer-se de la majoria d’estudiants que li demanaven que els dirigís la tesi doctoral. Una altra cosa que es diu és que Einstein afirmava que el 98% de les persones serien incapaces de resoldre-la.

Aquesta és l’endevinalla: En un carrer hi ha cinc cases de colors diferents i en cada una hi viu una persona de nacionalitat diferent. Els cinc amos beuen tipus de begudes diferents, fumen marques de tabac diferents i cada un té un animal de companyia diferent al dels altres (per cert, la imatge de dalt la podeu trobar a aquesta pàgina web). El que sabem és això:
1. El britànic viu a la casa vermella.
2. El suec té un gos d’animal de companyia.
3. El danès beu te.
4. El noruec viu a la primera casa.
5. L’alemany fuma Prince.
6. La casa verda és immediatament a l’esquerra de la blanca.
7. El propietari de la casa verda beu cafè.
8. El propietari que fuma Pall Mall cria ocells.
9. El propietari de la casa groga fuma Dunhill.
10. L’home que viu a la casa del centre beu llet.
11. L’home que fuma Blends viu al costat del que té un gat.
12. L’home que té un cavall viu al costat del que fuma Dunhill.
13. L’home que fuma Bluemaster beu cervesa.
14. L’home que fuma Blends viu al costat del que beu aigua.
15. El noruec viu al costat de la casa blava.

I la pregunta és: qui és que té un peix com animal de companyia?

L’endevinalla és un bon exercici de combinatòria i una bona mostra de l’ús de tècniques algorísmiques per resoldre problemes amb l’ajut dels ordinadors. Analitzem el que ens diuen. En primer lloc, és fàcil veure que dins d’aquestes 15 pistes trobem el color de totes les cases (blanc, groc, verd, vermell i blau), la nacionalitat de tots els seus habitants (britànic, suec, danès, noruec i alemany), les seves begudes (te, cafè, llet, cervesa i aigua), el seu tabac (Prince, Pall Mall, Dunhill, Bluemaster i Blends) i el seu animal de companyia (gos, ocells, gat, cavall i peix). El que hem de fer és posar en ordre totes aquestes informacions de manera que quedin relacionades segons les pistes que ens donen. A més, també hem de trobar en quin ordre tenim les cases, perquè algunes preguntes (com la 6) justament ens parlen de relacions de veïnatge.

Quantes possibles solucions tindríem si no ens donessin cap pista? Suposem que numerem les cases al llarg del carrer, de la 1 a la 5. Podem assignar nacionalitats dels habitants a cada una de les 5 cases de 120 maneres diferents, perquè el nombre de permutacions de 5 elements és 120. Ara bé, també tenim 120 maneres d’assignar color a les cases, 120 maneres d’assignar begudes als habitants de cada casa, 120 maneres d’assignar-los tabac i 120 d’assignar els animals de companyia. En total, el nombre de possibilitats és 120 multiplicat per sí mateix 5 vegades, o sigui 120 a la cinquena potència. En altres paraules: si volem anar provant fins encertar-la, hem de saber que el nombre total de casos possibles que haurem d’analitzar és de més de vint-i-vuit mil milions.

Per resoldre el problema de manera més eficient, és molt útil tenir una bona representació de la solució. En el nostre cas, pot ser una taula de doble entrada amb 5 files i 5 columnes. A cada una de les files tenim la informació de una de les cases (ordenada de manera que tenim la primera casa del carrer a la primera fila i la darrera a la fila 5), i, a cada una de les columnes, informació sobre el color de la casa, la nacionalitat de la persona que hi viu, la seva beguda, la seva marca de tabac i el seu animal de companyia. També es bo analitzar i classificar les pistes per veure quines d’elles són més informatives. N’hi de tres tipus. La 4 i la 10 són pistes estàtiques que ens permeten posar informació ja definitiva a la taula: la nacionalitat de la fila 1 és noruega, i la beguda de la fila 3 és llet. En un segon grup, tenim vuit pistes (les 1, 2, 3, 5, 7, 8, 9 i 13) que ens informen de relacions binàries entre dos elements de la mateixa fila de la taula (vegeu nota al final). Finalment, les 5 pistes restants (6, 11, 12, 14 i 15) són relacions de veïnatge entre cases de files contigües. L’interessant de tot plegat és que, amb les dues pistes estàtiques, les vuit binàries i dues de les de veïnatge podem reduir dràsticament l’espai de cerca i passar de les més de vint-i-vuit mil milions de possibilitats a 288, tot convertint un problema intractable en un altre de fàcil solució.

Ara ja podem continuar amb raonaments basats en les relacions de veïnatge. Podeu trobar la solució completa del problema a moltes pàgines web, si us canseu de fer proves. Fins i tot teniu vídeos, com aquest, que ens mostren la solució (l’amo del peixet és l’alemany) i una estratègia de prova i error per trobar-la. En tot cas, el bonic de veure és que, amb no massa feina, hem passar d’haver de tractar aquests vint-i-vuit mil milions de casos a uns quants centenars. I això és justament el que fem quan pensem algorismes per resoldre problemes amb ordinador: a l’oceà de possibles solucions, intentem descartar, amb el mínim esforç, camins que sabem que no ens portaran enlloc. És una manera de podar l’arbre de solucions possibles fins que el nombre d’alternatives sigui tractable. Llavors, podem continuar podant o podem simplement provar, per cada una de les opcions candidates que ens han quedat, si satisfan la resta de pistes o restriccions del problema (que en el nostre cas són les cinc de veïnatge).

———

Per cert, en Bru Rovira diu que els mateixos que ploraven  al Parlament Europeu durant l’acte d’entrega del premi Sàkharov a la llibertat d’esperit a la Nadia Murad i la Lamia Haji Bachar, van decidir la setmana passada que la UE podrà reenviar a Grècia, a partir del mes de març, els demandants d’asil que hagin entrat per aquest país.

———

NOTA: les vuit pistes (1, 2, 3, 5, 7, 8, 9 i 13) que codifiquen relacions binàries les podem expressar de manera compacte si anomenem les cinc files de la taula com C, N, B, T i A (color, nacionalitat, beguda, tabac i animal, respectivament. Direm que la pista 1 és N-C perquè ens relaciona la nacionalitat amb el color de la casa. De la mateixa manera, la pista 2 és N-A, i les altres sis relacions binàries són N-B, N-T, C-B, T-A, C-T i T-B. Són relacions que connecten elements d’una mateixa fila de la taula. Tenim quatre relacions N-x, mentre que el nombre de relacions que afecten altres columnes de la taula és menor. I ja sabem que el noruec viu a la casa 1, que la beguda de qui viu a la casa 3 és llet i que el color de la casa 2 és blau (pista 15). Veiem a més (per la relació N-C) que el britànic només pot viure a la casa 3 o a la casa 5 (no pot viure a la casa 1 perquè hi viu el noruec, ni a la casa 2 perquè és blava, ni a la casa 4 perquè en aquest cas, no tindriem cap parella de cases contigües que poguèssin ser verda i blanca, com requereix la pista 6). Tenim per tant dues possibilitats. Si el britànic viu a la casa 3, ja sabem tots els colors de les cases: la casa 2 ha de ser blava, la 3 ha de ser vermella, la 4 verda i la 5 blanca, i per tant, la casa 1 ha ser ser la groga). I en el cas que el britànic visqui a la casa 5, la casa 2 ha de ser blava, la 5 ha de ser vermella, la 3 verda i la 4 blanca, mentre que la casa 1 ha ser ser també la groga. En cada un dels dos casos, podem provar totes les possibilitats de la columna N, que ara són 6 (és el factorial de 3 i no de 5 perquè ja sabem que el noruec viu a la primera casa i que el britànic viu a la 3 o a la 5 segons el cas). Per cada una d’aquestes 6 possibilitats, les dues primeres columnes de la taula, C i N, ens queden ja determinades, així com un animal, dues begudes i dos tabacs (per les relacions N-A, N-B, N-T, C-B i C-T). Un cop fet això, la columna més determinada passa a ser la de la beguda, perquè sabem que la de la casa tercera és llet i en sabem dues més per les relacions N-B i C-B. Per tant, a la columna de la beguda tenim 2 possibilitats (factorial de 2), i encara hem d’usar les relacions N-T, T-A, C-T i T-B. Passem ara a treballar amb la columna del tabac, que és la que surt a les relacions N-T, T-B i C-T. Un cop més tenim 2 possibilitats (factorial de 2) pel fet de tenir 3 relacions.  Finalment, a la columna dels animals, les relacions N-A i T-A ens redueixen les possibilitats a 6 (factorial de 3). En resum: utilitzant la informació de les dues pistes estàtiques, de les vuit pistes binàries i de dues de les pistes de veïnatge (la 6 i la 15), veiem que només hem de provar 2*6*2*2*6 possibilitats (2 possibilitats de casa pel britànic, 6 per la resta de nacionalitats, 2 per la beguda, 2 pel tabac i 6 per l’animal). El total és 2*6*2*2*6 = 288. Estem parlant de menys de 300 possibilitats que haurem de provar ara en relació a les 3 pistes de veïnatge que encara no hem considerat.

El mite de la vida infinita

dijous, 25/08/2016

És ben curiós. Sabem que som finits però ens hi resistim amb totes les forces. Ens inventem tot tipus de teories sobre la mort i el que hi pot haver després. És el gran enigma, diem. Però, segur que ho és?

Els científics ens ho diuen ben clar. Som finits, limitats i mortals. Nosaltres, el nostre jo conscient, el que sentim, el que recordem i el que som, acaba en el moment de la mort. El neurocientífic Jean-Pierre Changeux ens explica que la nostra consciència té bases moleculars i diu que la millor prova d’això és quan ens sotmetem a una operació quirúrgica amb anestèsia general, perquè es produeix una pèrdua de la consciència desencadenada per una petita molècula. Si una molècula ens pot desconnectar del món, és que hi ha una química de la consciència, diu. Som matèria, som química i física. I som limitats i desapareixem perquè tot a l’Univers és limitat i acaba desapareixent. Fins i tot els poetes ho manifesten. En Joan Margarit, al paisatge de la Conca Solivella, Blancafort diu: “Costa entendre la vida, no la mort / En la mort no s’amaga cap enigma”. I Albert Einstein, en una carta el febrer de 1950, deia això: “Els humans som part del món, d’això que anomenem Univers, una part limitada en espai i temps. Experimentem els pensaments i sentiments com quelcom independent de la resta del món, en una mena d’il·lusió òptica de la consciència. L’únic objectiu de la veritable religió és alliberar-se d’aquesta il·lusió; no alimentar-la, sinó intentar superar-la. Aquest és el camí per aconseguir la veritable pau d’esperit”.

El concepte de immortalitat, vida infinita o vida eterna és interessant des d’un punt de vista matemàtic. Ningú discuteix que naixem en un cert moment i que abans no existíem. De fet, també ens és fàcil acceptar que el nostre Jo neix més tard, quan comencem a ser conscients i tenir records. Tenim un origen en el temps, però el concepte d’immortalitat implica no tenir fi. És el que en matemàtiques anomenaríem una vida semi-infinita, que comença i després és eterna. Ara bé, és ben conegut que tot conjunt semi-infinit (per exemple, una semi-recta) és infinit. Gaudir de la vida eterna és ser infinit. Ara bé, si som infinits, per què naixem? Per què no hi érem fa cinc segles? Per què no tenim infinita memòria?

Els físics ho tenen molt clar, ara que que saben que l’espai i el temps són un entramat únic. La pregunta d’on seré després de mort és idèntica a la pregunta d’on era jo ara fa cent o dos-cents anys. El fet és que no era, soc, i no seré. El concepte de vida eterna és un oxímoron perquè la vida és part del món, i el món és finit. Hem evolucionat a partir dels animals, que tots sabem que són finits. És més. Deixeu-me plantejar una observació, feta amb tot el respecte des de l’agnosticisme: si existís un creador, ben segur que ens hauria creat finits i mortals, com tot a la resta de l’Univers. Pensar el contrari és d’una vanitat extrema, crec.

Jorge Wagensberg diu que viure és sobreviure. És absolutament cert, perquè la immensa majoria dels humans, a la seva vida, no poden fer més que sobreviure. Però també és cert en sentit filosòfic: només podem “viure” un fet o un esdeveniment si el sobrevivim i el recordem. La rialla del nen la gaudim al cap d’un o dos segons, i el mateix passa quan veiem un llamp o tenim un ensurt. La persona que té un accident greu habitualment no recorda els darrers moments abans del xoc perquè el seu cervell, en quedar inconscient, deixa de recordar. La conseqüència, com ja explicava Montaigne, és que la mort és sempre dolça. Els darrers pensaments abans de morir es perden, i ningú s’adona del moment de la seva mort de la mateixa manera que ningú recorda l’instant precís en què cau dormit. Hi haurà un dia en què no serem, de la mateixa manera que no érem fa cent anys. Per això, cada matí, i mentre ho puguem fer, val la pena dir-nos: “avui encara visc”!

Però en Jean-Pierre Changeux és optimista. Explica que la mort està lligada a la nostra naturalesa; que la veiem com una cosa eminentment negativa, però que de fet és constructiva: si els éssers vius no morissin, no hi hauria evolució i no hauríem pogut arribar a existir, perquè tots vam començar com a bacteris. L’evolució només existeix en la mesura que hi ha renovació, i la mort forma part d’aquesta dinàmica. Diu: “N’hi ha que somien amb assolir l’eternitat. És una cosa contranatura. Si crees un home immortal, aquest home perd una de les seves dimensions en lloc de guanyar-ne una”.

La ciència ens recorda constantment que tot és limitat i que nosaltres no en som una excepció, els neurocientífics ens expliquen que el nostre Jo és finit i acaba amb la mort, i els matemàtics i geòmetres ens diuen que els semi-infinits són infinits i que per tant són impossibles en aquest món real on vivim. Però la fantasia humana és immensa, i és fàcil deixar-se portar per la il·lusió de l’absència de límits. I el que passa és que la creença en una vida eterna no és lluny de l’afany desmesurat de poder, del fanatisme, de la intolerància i de les ganes de destruir l’altre. Perquè sabem que bona part de la violència i de les guerres venen del desig del “bentenir” i de plantejaments basats en il·lusòries absències de límits.

Per cert, en Jean-Pierre Changeux també diu que la gran distorsió del nostre temps és haver posat la tecnologia al servei d’uns pocs, i per tant al servei de la desigualtat. Diu que el fre al nostre desenvolupament harmònic com espècie surt d’aquest error, i que cal posar la ciència al servei dels que més la necessiten.

9 d’agost

dijous, 11/08/2016

La bomba de Nagasaki va caure fa 71 anys, el 9 d’agost de 2016. Va ser tres dies després de la d’Hiroshima i va significar una tragèdia atòmica imperdonablement reiterativa, com bé diu l’Eulàlia Solé. Simplement monstruós. De fet, Einstein, molt afectat per les tragèdies atòmiques de Hiroshima i Nagasaki, es va tornar pacifista i va proposar una ferma resistència a la guerra i una negativa a fer el servei militar sota cap circumstància, a més d’afirmar que no hi havia cap poder a la Terra del que haguem d’acceptar l’ordre de matar. Uns anys després, l’any 1967, Noam Chomsky va descriure aquests dos bombardejos atòmics com “un dels crims més atroços de la història”.

Ara que sembla que l’economia és el gran motor del món, potser també podem parlar de l’economia dels morts. Sempre m’ha sorprès veure que hi ha morts molt valuosos i morts que no valen res. Morts de l’holocaust i morts dels atemptats a Europa que omplen pàgines i pàgines dels diaris, al costat de una infinitat de morts que no mereixen ni la més petita ressenya. Qui parla dels quasi cinc milions de morts de l’anomenada primera Guerra Mundial Africana que pateix la República Democràtica del Congo des de l’any 1998, i que continua activa a pesar dels acords de pau de 2009? (Vegeu l’informe del Centre Delàs d’Estudis per la Pau). Com sabem, els morts que mereixen presència mediàtica són de països occidentals mentre que els oblidats són d’Àfrica i del Sud.

És ben curiós. Vivim en la ficció que en aquest món globalitzat d’internet ho sabem tot, i la veritat és que tenim una visió terriblement parcial de la informació. En Hans Rosling, en aquest vídeo, critica moltes de les anàlisis de dades que habitualment fem i veiem. Diu que són plens de prejudicis i que no consideren de manera equilibrada tota la informació existent i disponible, probablement perquè l’accés a les bases de dades és difícil i car. Cal alliberar les dades i fer-les accessibles a tothom, cal fer-les efectivament públiques i transparents. En el vídeo ho explica gràficament amb una metàfora: les dades són sota terra i des de dalt, amb les actuals eines d’internet, no les acabem de trobar. Necessitem noves eines de cerca i noves aplicacions de visualització i animació que ens ajudin a entendre-les i interpretar-les. L’important és que sabem que els algorismes informàtics ens poden donar la solució. Només cal posar-s’hi, barrejar els ingredients de cerca i visualització que ja tenim, i fer-los accessibles públicament. En Hans Rosling ens ho demostra amb bons exemples. Tenim les eines. El que cal és treballar per posar-les a disposició de tothom.

En Javier Gomá, en un article molt bonic sobre la dignitat, diu que Kant ja explicava que cal distingir entre el que té preu i el que té dignitat. Tenen preu aquelles coses que poden ser substituïdes per quelcom d’equivalent. En canvi, allò que transcendeix tot preu i no té res equivalent, allò té dignitat. Durant la Il·lustració Francesa és quan es va començar a parlar de dignitat humana. Els humans ens concedim, per convenció, un valor incondicional. La dignitat democràtica, tal com l’entenem des del segle XX, es rep quan naixem. La dignitat és irrenunciable, inviolable i universal. És igual per a tots els homes i dones i implica tenir drets sense haver de fer res per la nostra part. I com que el primer dret és el dret a la vida, jo em quedo amb la frase d’Einstein: no hi ha cap poder a la Terra del que haguem d’acceptar l’ordre de matar. No hi ha economia dels morts ni morts més valuosos que altres, perquè les persones humanes són dignes.

És estrany. Coexistint amb l’economia creativa i productiva, hi ha gent que fa fortuna amb sistemes i ginys per a la destrucció. El cicle armamentístic és també part de l’economia dels morts, perquè els beneficis d’aquest sistema econòmic-militar es construeixen cada dia sobre la mort i destrucció de poblacions civils indefenses, promovent a més un estat continu de militarització que soscava dia a dia la democràcia i l’Estat de dret.

Si arribem a tenir les eines d’extracció i animació de dades que proposa en Hans Rosling, potser tindrem una visió diferent i més universal, basada en la dignitat de totes les persones humanes. La ciència i la tecnologia ens poden ajudar a entendre que els morts del nostre costat no són més importants que els de l’altra banda del món. Un amic meu diu que els mitjans de comunicació haurien d’esmentar cada dia tots els morts per accident o violència que hi ha hagut al món. És una idea impracticable però interessant, que ens podria servir per relativitzar la importància dels “Nostres Morts” i per activar l’empatia envers els Altres. No podem tenir informació actualitzada de tots els morts, però podem pensar en altres solucions que sí que són viables. A mi m’agradaria, per exemple, poder accedir a una taula on-line de doble entrada que anés mostrant periòdicament i per a diferents regions del planeta, el nombre de morts per accident, per violència (terrorista o no) i per accions de guerra. Tenim les eines informàtiques per a fer-ho. Seria un bany de realitat, un argument per demanar la reducció de la despesa militar, una constatació del privilegiats que arribem a ser i l’evidència que quan realment hem de vigilar és quan anem en cotxe perquè és quan més probable és que tinguem un accident mortal.

La bomba de Nagasaki va caure fa 71 anys, el 9 d’agost de 2016. Va ser tres dies després de la d’Hiroshima i va significar una tragèdia atòmica imperdonablement reiterativa. No ho podem oblidar. Cal eliminar les armes atòmiques, reduir la despesa militar i dedicar un pressupost significatiu a les polítiques de pau i desenvolupament. Internet i la informàtica ens poden ajudar a fer-ho.

 

Per cert, l’Eliseo Oliveras explica un cop més que el terrorisme islàmic es fa servir com a coartada per retallar drets i llibertats a Occident.

Les esgarrifances galàctiques

dijous, 10/03/2016

A la superfície dels llacs hi ha molta vida. A més de vegetals microscòpics com els cianobacteris, hi podem trobar insectes com els de la família dels sabaters que caminen sense enfonsar-se gràcies a tensió superficial de l’aigua i a una cera repel·lent a l’aigua que tenen a les extremitats. L’espai vital de tots ells, que conformen l’anomenat plèuston, és una interfície bidimensional aigua-aire que els proporciona tot el que necessiten: aigua, nutrients, oxigen i diòxid de carboni.

Imaginem un dia tranquil, sense vent. El llac és en repòs, com una bassa d’oli. Els organismes del plèuston fan la seva vida, menjant i sobrevivint. Tot de sobte, passa una barca pel mig del llac. L’estela que deixa es va obrint, i al cap d’uns segons afectarà qualsevol punt del llac. Si ho mirem des de la riba, el fenomen és clar: les dues línies de l’estela són de fet un grup de dues, tres o quatre petites onades que avancen tot trencant la monotonia de l’aigua quieta. La superfície del llac és plana a tot arreu excepte a les dues línies “gruixudes” de l’estela. Però si poguessin parlar, els insectes del plèuston no dirien el mateix, perquè no tenen una visió global i completa del llac. Només detecten el seu entorn, i de fet passen de sentir-se en una superfície tranquil·la a trobar-se trasbalsats de cop durant uns pocs segons, passats els quals tornen a la tranquilitat habitual. I, quin és aquest trasbals?. Bàsicament, que fan pujades i baixades, però sobretot que la superfície de l’aigua, en el seu entorn més immediat, s’estira i s’arronsa unes quantes vegades (és fàcil veure que les ones impliquen un allargament local de la superfície de l’aigua, sobretot en els seus vessants inclinats). Qualsevol insecte notarà que puja i baixa tres o quatre vegades. Quan és dalt o baix, se li arronsa l’espai i se li acosten els insectes del seu voltant, mentre que quan al vessant inclinat de la ona, observa que l’espai s’estira i els seus veïns s’allunyen. Després, passats uns quants segons d’esgarrifança i desconcert, tot torna sortosament a l’estat habitual de repòs.

Les ones gravitacionals tenen una certa semblança amb aquestes ones de les esteles dels vaixells. Els geòmetres dirien que només cal moure’ns de les dues dimensions de la superfície del llac al 4D, perquè les ones gravitacionals afecten l’entramat de quatre dimensions de l’espai-temps en el que, conscientment o no, vivim tots plegats. Ara fa justament 100 anys, Einstein va publicar la seva teoria de la relativitat general, on un dels conceptes essencials és l’indissoluble lligam entre espai i temps. Aquesta misteriosa entitat 4D, l’espai temps en el que naixem, vivim i morim, es “pla” a les regions intergalàctiques però es deforma prop dels estels, planetes i altres objectes de l’univers. Ens és molt difícil d’entendre-ho perquè no podem pensar en 4D, però un cop més podem fer experiments 2D que ens permeten entendre el que passa a l’Univers. Ho podeu veure en el vídeo del cub metàl·lic i la bala de la ESA, que també podeu veure a aquesta pàgina web. De fet, quan la bala és molt prop del cub i quan finalment xoca amb ell, si  miréssim amb microscopi la superfície elàstica, veuríem petites ones com les de l’estela de les barques.

L’estela de les barques deforma temporalment la superfície 2D del llac de la mateixa manera que qualsevol moviment accelerat d’un estel o planeta amb molta massa deforma l’entramat 4D de l’espai-temps. Tot plegat costa d’entendre, però LIGO ens acaba de demostrar que és cert. Costa d’entendre perquè podem arribar a imaginar que l’espai es contrau i expandeix, però pensar que el temps oscil·la de la mateixa manera és quelcom que requereix més imaginació. I costa d’entendre perquè, encara que visquem en un espai 3D, som bàsicament éssers 2D que quasi no sortim de la superfície de la Terra i que mirem molt més a dreta i esquerra que a la immensitat de l’Univers nocturn. Penseu només el que ens costa entendre bé el moviment del Sol i dels astres al cel.

El sistema LIGO que ara ha detectat aquestes ones gravitatòries inclou dos detectors idèntics, un a Livingston (Louisiana, 30°33′46.42″N 90°46′27.27″W) i l’altre, anomenat LIGO Hanford, a Richland, estat de Washington (46°27′18.52″N 119°24′27.56″W). La distància entre els dos detectors és de 3002 quilòmetres. Cada un d’ells té forma de “L”, amb dos braços perpendiculars de 4 quilòmetres, que de fet són túnels perfectament rectilinis i sense aire. La idea és senzilla: un mirall semi-transparent divideix un raig làser que surt del vèrtex de la “L” en dos, de manera que el primer va per un dels braços, es reflexa en un mirall al final del túnel i torna mentre el segon fa el mateix pel túnel de l’altre braç. Els dos raigs làser, després d’haver recorregut 4+4 Km. cada un d’ells, es tornen a trobar molt a prop d’on s’han generat, i es barregen. El sistema s’ha ajustat de manera que en condicions normals, les ones dels dos raigs arriben invertides (es diu en oposició de fase) i per tant s’anul·len (en aquesta web de la revista Scientific American podeu trobar una bona explicació). Quan hi ha qualsevol moviment per petit que sigui de la Terra (la vibració produïda per un tren, un petit terratrèmol, una tempesta elèctrica), el sistema el detecta perquè aquestes vibracions afecten la longitud d’algun dels dos braços, les ones ja no arriben en oposició de fase, i apareix un patró d’interferència que deixa de ser zero. I de fet, cada un dels dos detectors està trobant constantment petites “esgarrifances” produïdes per fenòmens naturals o per l’home. Per això, tot plegat només té sentit si enlloc d’un detector en tenim dos, perquè la immensa majoria de vibracions les veurem només a Richland o a Livingston. I per això, quan un mateix patró d’esgarrifança el detectem a dos llocs que són a més de 3000 quilòmetres de distància, podem afirmar que és una vibració que ens ve de l’Univers. És com si poséssim dos petits detectors d’onades separats cent metres a la superfície del llac. Si algú tira una pedra prop d’un d’ells, l’altre no detectarà res. Però si passa una barca, tots dos detectaran el mateix patró d’onades (això sí, amb un cert retard entre l’un i l’altre).

Doncs bé, els dos detectors LIGO, que van començar a treballar l’any 2002, no van detectar cap ona gravitacional fins el 18 de setembre de 2015. Aquest dia, poc abans del migdia, els dos detectors van captar les ones que veieu a la imatge, que he tret d’aquesta pàgina web. Els dos detectors van captar el mateix patró d’ones, però el de Livingston, Louisiana ho va fer 7 mil·lèsimes de segon abans que el LIGO Handford. Fa sis mesos, ens van arribar les ones produïdes pel xoc de dos forats negres, cada un d’ells equivalent a 30 vegades la massa del Sol, i que va tenir lloc fa 1300 milions d’anys, quan a la Terra tot eren bacteris i només els més espavilats començaven a fer fotosíntesi. Les gràfiques són el reportatge gràfic d’un terrible cataclisme, que si us fixeu en l’eix horitzontal, veureu que va durar poques dècimes de segon (els darrers instants abans el col·lapse dels dos forats negres). Les tres gràfiques mostren les vibracions detectades a Hansford i Livingston (amb la predicció segons la teoria de la relativitat superposada) i, a sota, la superposició del que van detectar els dos observatoris. No hi ha dubte, és el primer signe que tenim d’un immens xoc de proporcions galàctiques. Però així i tot, la crònica és increïblement subtil. Fixeu-vos que el valor de la tensió (Strain) o estirament relatiu de l’espai, és de 10 elevat a menys 21. En d’altres paraules, les vibracions que podríem observar en la llargada d’una barra de 100 milions de quilòmetres, serien de l’ordre de la mida d’un àtom. I, tot i això, el sistema LIGO ha pogut detectar aquesta lleugeríssima esgarrifança galàctica.

Un darrer comentari. El fet que les vibracions arribessin 7 mil·lisegons abans a Livingston que al detector de Hanford, ajuda a detectar el punt del cel on es va produir el xoc dels forats negres. Com que les ones gravitacionals, que ens arriben a la velocitat de la llum, en 7 mil·lisegons recorren 2100 quilòmetres, podem imaginar una esfera de radi 2100 Km. centrada al punt H (Hanford), que a la seva vegada es troba a 3002 Km. del punt L (Livingston). Geomètricament, és fàcil veure que la direcció que indica la posició dels forats negres al cel és la perpendicular a algun dels plans que passen per L i són tangents a l’esfera centrada a H (en d’altres paraules, la direcció és una de les normals a un con).

En Luis Lehner, físic de la Universitat d’Ontario que treballa en el projecte LIGO, explica que les ones que van poder captar ara fa sis mesos no només demostren l’existència de les ones gravitacionals sinó que també són la confirmació més sòlida que hi ha hagut fins ara que l’Univers té forats negres. Per cert, al projecte LIGO hi treballen més de mil científics de 15 països. La ciència no veu fronteres. Lehner diu també que cada nou aparell que inventem per mirar el cel ens obre una finestra que ens deixa veure coses que no sabíem, i compara el que hem vist ara amb el LIGO amb el que va descobrir Galileu quan va mirar el cel de nit amb telescopi per primera vegada. Tot i que per ser precisos hauríem de dir que és cert que cada nou aparell que inventem per mirar el cel ens descobreix aspectes amagats de l’Univers, però que a la vegada ens planteja moltes més preguntes. Perquè el cabàs de la ciència sempre hi haurà moltes més preguntes que respostes.

———

Per cert, en Xavier Roig parla del Mobile World Congress i no entén com és que es prenen per sàvies “quatre banalitats expel·lides per multimilionaris gurus de les xarxes electròniques de xafarderia”. Cita Umberto Eco, que fa menys d’un any va dir que les xarxes socials donen dret a parlar a legions d’idiotes que abans parlaven només al bar després d’un got de vi, sense perjudicar la comunitat.