Entrades amb l'etiqueta ‘Carlo Rovelli’

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.

L’imperceptible i el temps

dijous, 15/09/2016

Els darrers cent anys, els físics han parlat molt sobre el temps i sobre la vida. Per acabar d’arrodonir els seus comentaris sobre aquests temes i sobre el fet que som limitats, permeteu-me que recorri un darrer cop al que ens explica en Carlo Rovelli. Rovelli ens diu que el temps és un fenomen com la temperatura o la transició de líquid a gas. El fet és que els àtoms individuals no són sòlids o líquids ni càlids o freds. Ara bé, quan hi ha molts àtoms junts es formen agregats i objectes macroscòpics, que tenen certes propietats en el seu conjunt. L’interessant de tot plegat és que mentre que els àtoms no tenen passat ni futur, aquestes variables macroscòpiques sí que inclouen la noció de temps.

Si la nostra percepció del que ens envolta fos infinitament potent i poguéssim percebre tant el nostre cos i les persones i objectes que veiem cada dia com tots els detalls dels seus òrgans, de totes les seves (i nostres) cèl·lules i i de tots els àtoms i molècules que les conformen, podríem vèncer el temps perquè hauríem arribat al coneixement constant i microscòpic del que passa i hauríem entrat en la regió de l’Univers on el temps no existeix. Aquest sí que seria un veritable viatge al país de les meravelles. Els adonaríem de qualsevol mutació genètica, de l’inici de la primera placa de colesterol o d’alzheimer, i la podríem corregir amb ben poc esforç. Podríem controlar la memòria, decidint què esborrem cada cop que ens interessés guardar un nou record en un cervell ja ple d’informació. L’únic problema és que tot això és un supòsit absolutament irreal. El nostre cervell, que és l’òrgan que més energia demana al nostre cos, fa moltes coses però és limitat i no en pot fer més. Veiem si algú ve corrent, però no podem percebre si es troba bé, està preocupat o té fred fins que no arriba i ens ho explica. L’evolució ens ha preparat molt bé per detectar persones i coses que es mouen ràpid, però no per descobrir altres aspectes de la realitat que són menys rellevants per la nostra supervivència. Som limitats perquè som el resultat d’un perfecte equilibri entre el que podem arribar a fer i pensar i l’estalvi energètic del nostre organisme. Som el resultat de més de tres mil milions d’anys d’evolució.

Veiem molts fenòmens macroscòpics, però és impossible poder veure i poder actuar sobre tot el que es mou per sota. I si en algun moment tenim la temptació que hi podrem arribar, només cal que pensem en el nombre d’Avogadro. Veiem que tenim febre, però mai podrem copsar tots els fenòmens energètics que la produeixen. Les nostres interaccions amb la resta del món no distingeixen els detalls fins de la realitat, i això guarda relació amb les probabilitats en el món de la física (vegeu la nota al final). Durant el segle XIX ningú entenia què era la calor, fins que Ludwig Boltzmann va veure que era una d’aquestes variables macroscòpiques que utilitzem per explicar la realitat quan no la podem copsar en tota la seva complexitat. Salvant les distàncies, perquè la calor és la punta de l’iceberg d’un fenomen infinitament més complex, parlar de la calor és com parlar del PIB d’un cert país. Així com el PIB és una xifra estadística que amaga i pretén resumir la situació de milions de persones, la calor resumeix i amaga el comportament de trilions de molècules. La calor no va del calent al fred obligada per cap llei absoluta. De fet, el que passa és que hi va amb gran probabilitat. Si visquéssim molts i molts segles, gràcies a Boltzmann sabem que podríem arribar a veure coses “màgiques” com per exemple que algun cop la tassa de cafè es refreda quan hi aboquem el cafè calent. En paraules de l’editor d’en Carlo Rovelli, el que no és manifest és molt més vast que el que és manifest. El temps neix de la nostra limitació i del fet que no en sabem pràcticament res, del que passa a l’univers. La nostra percepció del pas del temps surt de l’imperceptible, perquè si fóssim capaços d’observar-ho i controlar-ho tot fins els més ínfims detalls, sabríem actuar per controlar també el pas del temps. Però ja no seriem humans, seriem déus.

Rovelli insisteix que som part del món i de la Natura. Diu que els valors morals que tenim, les emocions i els amors, no són menys autèntics pel fet de ser part d’aquesta Natura. Al contrari, això els fa més autèntics perquè són reals. La nostra realitat, diu, és el plor i el riure, la fidelitat i les traïcions, el passat que ens persegueix i la serenitat. Molts ginys que hem inventat, com els termostats, actuen de manera autònoma i automàtica. Però, quina diferència hi ha entre un termòstat i jo, quan veig que fa calor puc decidir lliurement si vull engegar la calefacció o no, i que sé que existeixo?. La gran pregunta, segons Rovelli, és aquesta: com pot, l’intercanvi continu d’informació a la Natura, produir-nos a nosaltres mateixos i els nostres pensaments? No ho sabem.

———

Per cert, l’Adrian Foncillas diu que els EUA van convertir Laos en el país més bombardejat del món entre el 1964 i el 1973, amb 2,5 milions de tones de bombes en 580.000 missions (una missió cada vuit minuts). Són més bombes de les que van caure conjuntament sobre el Japó i Alemanya durant la segona guerra mundial. Van causar un nombre indeterminat de morts i van obligar la població a desplaçaments massius.

———

NOTA: En Carlo Rovelli ens recorda que l’experiència del pas del temps ve de l’estret lligam entre el temps i la calor i del fet que només quan hi ha flux de calor el passat i el futur són diferents. Ara sabem que la calor està relacionada amb les probabilitats en física. Ho sabem des de Boltzmann, el gran físic del segle XIX que va acabar incomprès i ben malament. Ludwig Boltzmann, pels voltants de 1870, va re-escriure la termodinàmica en base a la hipòtesi que la matèria és un conjunt d’àtoms, tot utilitzant l’estadística i la llei dels grans nombres. I Boltzmann va trobar l’explicació de la calor: és l’atzar. La calor no va del calent al fred obligada per una llei absoluta: hi va només amb gran probabilitat. És molt més probable que, en un xoc, un àtom que es mou de pressa de la substància calenta deixi energia a un àtom fred, que no pas a l’inrevés. No és impossible que un cos calent s’escalfi encara més posant-se en contacte amb un cos fred: només és altament improbable. Perquè en definitiva, l’explicació probabilística de la calor està relacionada amb la nostra ignorància. Rovelli observa que jo no ho puc saber tot, d’una cosa, però puc assignar una probabilitat més gran o més petita a la seva ocurrència. Parlem de probabilitats quan no podem arribar a conèixer i entendre tots els ínfims detalls d’un determinat fenomen. És el que fem quan pensem en si demà plourà o farà sol, o en la probabilitat de curació quan tenim una greu malaltia. La cullereta freda s’escalfa en el cafè calent perquè cafè i cullereta interaccionen amb nosaltres (ulls, dits i cervell) només mitjançant un petit nombre de variables com la temperatura, entre les incomptables que caracteritzen el seu microestat. El valor d’aquestes variables no és suficient per preveure’n amb exactitud el comportament futur però sí per estimar amb molta probabilitat que la cullereta s’escalfarà.

El temps i la vida

dijous, 8/09/2016

Fa 4.500 milions d’anys, la Terra era molt i molt calenta. Tot era un magma de minerals fosos. Després, uns 700 milions d’any més tard, quan ja hi havia atmosfera i oceans, el nostre planeta es va anar convertint en un bullidor de reaccions químiques. Però “poc” després, la química havia obert les portes a la bioquímica: sembla que els primers organismes cel·lulars, procariotes, ja hi eren fa uns 3.500 milions d’anys. És una xifra que fa fredor. La vida va colonitzar el planeta quan era ben jove, i ha anat evolucionant durant més de tres milers de milers de milers d’anys fins esculpir-nos a nosaltres.

De petits ens deien que els éssers vius es caracteritzaven per néixer, créixer, reproduir-se i morir. És correcte, però si pensem que néixer és la conseqüència directa de l’acte de reproduir-se i que la mort ja no és part de la vida, ens podem quedar amb la idea que la vida és sobretot créixer i reproduir-se. Aquests són els dos miracles de la vida: el metabolisme i la reproducció basada en la duplicació de l’ADN. Segons el físic Freeman Dyson, el metabolisme es pot definir com l’evolució d’una població en que algunes de les molècules catalitzen l’evolució d’altres. L’interessant és que s’ha vist que, sota determinades condicions, hi ha barreges de compostos orgànics que acaben evolucionant fins assolir un nivell auto-sostenible d’organització. Les reaccions catalítiques bioquímiques acaben fent el miracle i apareix el metabolisme. És un gran pas, però no n’hi ha prou, per tenir vida. Per això, en Freeman Dyson defensa la teoria del doble origen de la vida a la Terra. Dyson creu que al principi, en una etapa que anomena de bossa d’escombraries, hi havia agrupacions químiques amb un cert grau de metabolisme però sense reproducció. En un cert moment, de la bossa d’escombraries va sorgir per atzar un paràsit (proteïna com l’ADN, que es podia replicar) que, després de donar moltes voltes, va acabar “infectant” una de les criatures metabòliques primitives en un procés que va acabar sent fonamental per totes dues: la infecció va crear la primera proto-cèlula, el primer organisme metabòlic que es podia reproduir.

El metabolisme és anar en contra de la natura. És agafar energia de l’entorn per construir. Els animals construeixen nius, ruscs, teranyines i sistemes per a sobreviure amb una habilitat i perfecció que encara no sabem entendre, a més de construir el seu propi cos i fabricar els fills. Els animals més avançats construïm eines, bicicletes i tot tipus de ginys, a més de construir records. Al llarg dels anys, el metabolisme ens ajuda a  construir la memòria dels nostres records de manera similar a com les abelles fan els ruscs (per cert, la imatge de dalt és d’aquesta pàgina web).

Carlo Rovelli, en un llibre que fa uns mesos ja havia comentat i que està esdevenint un èxit de vendes, es pregunta d’on surt la vívida experiència del pas del temps. Diu que la indicació per respondre ve de l’estret lligam entre el temps i la calor, i del fet que només quan hi ha flux de calor el passat i el futur són diferents. El nostre metabolisme ens ajuda a reparar allò que no funciona al nostre cos, ens dóna l’energia que necessitem per viure i ens permet construir records. Però ho fa generant calor, aquesta calor humana que notem quan som en una habitació tancada plena de gent. Si no generéssim calor no podríem créixer i recordar, perquè qualsevol procés de construcció escalfa una mica més l’entorn i l’univers, segons ens explica el segon principi de la termodinàmica. Construïm records i recordem el passat perquè la calor del nostre metabolisme es dissipa cap al futur. La vida manté el flux de calor que separa passat i futur i l’utilitza per construir, en contra de la tendència natural de l’Univers.

En Carlo Rovelli també fa una analogia ben interessant. Diu que una altra manera de plantejar-se el problema de què és el pas del temps és preguntar-se què és el present: diem que allò que existeix pertany al present, perquè el passat (ja) no existeix i el futur (encara) no existeix. Però tot això és confús,  perquè des d’Einstein, en física no existeix la noció “d’ara”. Rovelli ens demana que comparem “ara” amb “aquí”. “Aquí” designa el lloc on és qui parla: per a dues persones diferents, “aquí” indica dos llocs diferents. És una paraula el significat de la qual depèn d’on es pronunciï. A ningú no se li acudiria dir que les coses d’aquí existeixen mentre que les coses que no són d’aquí no existeixen. Aleshores, per què diem que les coses que són “ara” existeixen” i les altres no? El present és un fet objectiu en el món o bé només és subjectiu, com “aquí”?. Rovelli diu que la física moderna ha fet candent aquesta qüestió, perquè la relativitat especial ha demostrat que la noció de “present” també és subjectiva. I de fet, Einstein ho deia ben clar. Quan va morir el seu amic Michele Besso, Albert Einstein va escriure una carta de condol a la seva germana, dient-li això: “En Michele se’n ha anat d’aquest món estrany, una mica abans que jo. Això no vol dir res. Les persones com nosaltres, que creiem en la física, sabem que la distinció entre passat, present i futur no és més que una persistent i cabuda il.lusió”…

———
Per cert, l’Héctor Abad Faciolince diu que, gràcies a que va escriure la injustícia que es va cometre quan van assassinar el seu pare, es va curar de la necessitat de venjança i de demanar la presó per als assassins. Pensa que l’important és veure com es podria viure millor, sense tantes morts, amb menys sofriment i més tranquilitat.

Ciència i antílops

dimecres, 11/05/2016

Pocs llibres de física acaben sent un best-seller, i el darrer llibre d’en Carlo Rovelli ho ha estat. A Itàlia se’n han venut més de 400.000 exemplars, i ara es traduirà a 34 idiomes. Per sort, ja en tenim una versió en català, que us recomano. Crec que l’èxit és degut a l’entusiasme de Rovelli i a la claredat del que diu, però també a que ens sap transmetre que quan parlem de física parlem també de nosaltres mateixos (en paraules seves). En Carlo Rovelli ens ho sap explicar, de la mateixa manera que ens deixa compartir la bellesa de les construccions científiques. La imatge d’aquí al costat, que he tret d’aquest vídeo d’una de les seves conferències, mostra els homes que cerquen, entre la pols de la sabana, el rastre d’un antílop. Rovelli ho comenta com una de les primeres mostres de l’actitud científica humana, basada en escrutar els detalls de la realitat per deduir-ne el que no veiem directament, però del qual podem seguir el rastre.

Nosaltres no veiem mai el temps, només veiem fenòmens, diu. Però això no lliga amb la nostra experiència: tots sabem que en els fenòmens més quotidians, el temps compta. Rovelli explica que el temps és un fenomen com la temperatura o la transició de líquid a gas: Els àtoms individuals no són sòlids o líquids, càlids o freds, però quan hi ha molts àtoms junts es formen “objectes” macroscòpics, que tenen certes propietats en el seu conjunt. I el que passa és que aquestes variables macroscòpiques sí que inclouen la noció del temps.

Rovelli explica també que el nostre cos és física i que per tant som física. Diu que de vegades pensem en nosaltres com una cosa a part de la natura, com si fóssim una cosa artificial, i que no és així, perquè també som part integrant del món que veiem, no som observadors externs. Explica que estem fets exactament dels mateixos àtoms i dels mateixos senyals de llum que també s’intercanvien els pins de les muntanyes i els estels de les galàxies, que el nostre ADN és ple de física, i que el nostre cervell també. A mesura que el nostre coneixement ha augmentat, hem après cada cop més que formem part, una petita part, de l’Univers. Hi estem ficats, i la perspectiva que en tenim és des de l’interior. El color dels arbres i de les flors és molt més del que veiem, i és bo ser-ne conscients: mai podrem copsar la totalitat de qualsevol fenomen natural. Veiem rastres, a partir d’aquests rastres fem interpretacions, i acabem descobrint relacions entre diferents fenòmens. La ciència és una mirada cap a la realitat, una mica menys velada que la que obtenim de la nostra ofuscada banalitat quotidiana. Una realitat que, com diu Rovelli,  sembla feta de la matèria de què estan fets els nostres somnis, i que tanmateix és més real que el nostre emboirat somni quotidià.

La historia de la ciència dels dos darrers segles és la historia de com les respostes es converteixen en preguntes i de com les certeses es tornen dubtes. Fa només 200 anys, Pierre Simon de Laplace creia que la ciència ho podria arribar a explicar tot. Laplace deia que una intel·ligència que, en un moment donat, conegués totes les forces i la situació respectiva dels éssers de què es compon la natura, tindria tant el futur com el passat davant els seus ulls. I pensava que això podria arribar a passar. La ciència de Laplace era la de les certeses i respostes. Però el segle XX ens va obrir els ulls i vam entendre que mai ho sabríem tot. L’any 1908, Poincaré ja va dir que les prediccions a llarg termini són impossibles perquè la situació actual només la podem conèixer aproximadament. Després, l’any 1963 Edward Lorenz ho va aplicar a la meteorologia i va posar la primera pedra de la teoria del caos. En poques paraules, ara sabem que la previsió del futur suficientment distant és absolutament impossible. Encara que molts no ho pensin així, la ciència actual té moltes més preguntes i dubtes que respostes.

En Carlo Rovelli parla també de dues activitats humanes ancestrals: la creació de relats i el seguiment de rastres. Diu que els relats lliures i fantàstics que els homes s’han explicat, de nit, a la vora del foc, durant centenars de mil·lennis, s’han complementat sempre amb la mirada d’aquests mateixos homes, a les primeres llums de l’alba, que busquen entre la pols de la sabana el rastre dels antílops. Rovelli creu que la confusió entre aquestes dues activitats humanes diferents, inventar relats i seguir rastres per trobar una presa, és l’origen de la incomprensió i de la desconfiança envers la ciència d’una part de la cultura contemporània. Diu que la separació és molt fina, perquè l’antílop caçat a trenc d’alba no s’allunya gaire del déu antílop dels relats del capvespre. El límit és relliscós, perquè els mites s’alimenten de la ciència i la ciència s’alimenta de mites. Però queda el valor cognoscitiu del saber i la seva aplicació tecnològica: Si trobem l’antílop, podrem menjar.

Sabem ben poca cosa, però és increïble el profit que hem tret del poc que em pogut arribar a entendre. Els propers anys disposarem de tecnologies per a la generació d’energia verda i sostenible, d’eines informàtiques basades en internet que podran ser la base dels nous sistemes democràtics i de comunicació del segle XXI, de sistemes tecnològics que podrem emprar per a reduir les desigualtats i garantir els drets humans, i de noves eines (basades per exemple en internet i realitat virtual) per a la solució pactada i negociada dels conflictes. Les utilitzarem amb aquests objectius?

———
Per cert, en Bru Rovira diu que veu remarcable el fet que els polítics europeus partidaris del tancament de fronteres i de la filferrada de punxes, siguin els mateixos que negocien en secret el tractat de lliure comerç amb els Estats Units