Joan Miró

Miró, Joan

Hemeroteca Cientifica Catalana

_---c' · '  . ' .. -------------------� ClenCla .  , , Deu a la quaranta per Joan Miró El nostre col· laborador Joan Miró ens introdueix el concepte i la possible màgia d'un nombre: 1040• Les reflexions del treball abasten aspectes fonamentals de la cosmologia i del concepte d'univers . E ls anys trenta, en sengles articles ,  dues importants figures de la fí­sica i la cosmologia, S .A .  Eddington ( 1 9 3  I ) i P .A .M.  Dirac ( 1 9 3 7) , van constatar unes rares coincidències d'ordre de valor en nombres sense di­mensions que relacionaven paràmetres microscòpics amb altres paràmetres cosmològics. Els nombres adimensio­naIs són les xifres que s'obtenen en dividir entre elles quantitats que es mesuren en les mateixes unitats i ,  per tant, els valors resultants són inde­pendents del sistema d'unitats de me­sura. Per exemple, la relació entre la distància que separa la Terra del Sol i la distància que hi ha de la Casa de Cultura de Girona fins a la Catedral és un nombre adimensional. Un dels primers valors examinats fou la rela­ció entre la força elèctrica i la força gravitatòria que hi ha entre un protÒ i un electró, les partícules que fornien el sistema atòmic més simple: un àtom d'hidrogen. El resultat obtingt!t és de l'ordre de r o  40, és a dir, un 1 seguit de 40 zeros - deu mil sexti­lions, o sigui, deu mil biliems de bi­lions de bilions. Direm aleshores que les forces elèctriques entre partícules elementals són 1 040 vegades més in­tenses que les forces gravitatòries, molt i molt més febles. El mateix or­dre (fe valor es troba en la relació entre el temps requerit per un fotó per recórrer l'univers sencer (uns deu mil milions d'anys, o r o l 7 segons) i el temps que tarda un fotó a travessar un protó, és a dir, un nucli d'un àtom d'hidrogen (uns r o-24 segons). El r o40 també el trobem en dividir l'esmentat temps requerit per travessar un protó, pel temps de Planck, uns 1 0-43 se-gons, que és l'edat que tenia l'univers, després del "gran pum", quan van deixar de predominar els efectes quàntics de la gravetat. En efecte, si bé teòricament podem retrocedir en la història del cosmos fins a l'instant es­mentat, tot basant- nos en les lleis físi ­ques que governen e l  cosmos actual, abans del temps de Planck regien al­tres lleis ,  desconegudes per ara, ja que la gravetat, que com hem vist és la força més feble, esdevé abans dels 1 0-43 segons la força principal i la més intensa. Aquestes coincidències van dur Di­rac i Eddington a suposar que es tro­baven davant una constant física fo­namental , una cosa així com el nom­bre pi ,  una constant importantíssima per poder explicar l'estructura de l'univers, que podia esdevenir el punt de partida d'una física radicalment di­ferent. En tot cas, Dirac cela que l'edat de l'univers podia escriure's en funció d'una variable pròpia de les partícules microscòpiques i que 1 040 seria aleshores el valor d'aquesta edat. Les idee� de Dirac són avui discuti­des en funció de la precisió en la me­sura dels paràmetres implicats en els càlculs .  Per exemple, el vertader valor de la relació entre les forces elèctri­ques i gravitatòries en un àtom d'hi­drogen és 2 , 3 '  r o 39; un càlcul precís, limitat pels nostres coneixements, de la relació entre l'edat de l'univers i el temps de viatge a través d'un protó dóna I ,  I 3 ' 1 04 1 • D'altra part, Dirac feia la hipòtesi que la constant de la gravetat, que apareix en la llei de Newton, ha de variar en funció del temps i que , per tant, els co�sos no s'atreuen ara en la mateixa proporció que ho feien milions d'anys enrera. D'aquesta hipòtesi, més dràstica en el Z2 (I I o/V olum 41 març-abril Joan Miró i Ametller (Barcelona, 1946). Doctor en ciències químiques per la Universitat Autònoma de Barcelona. Actualment és pro­fessor del Col·legi Universitari de Girona. marc d'una teoria física que unes lleu­geres diferències numenques, no es tenen proves experimentals , malgrat que alguns investigadors han proposat experiments verificables, però que no han confirmat pas les prediccions de Di rac . El valor 1 040, com a aproximació, apareix també en altres relacions, que no sempre són nombres ' adimensio­naIs, i apareix com a tal o bé elevat a exponents senzills; per aquesta raó es considera que és interessant de conti ­nuar analitzant-lo. Així el trobem: a) en l'anomenada constant d'estructura fina gravitatòria, que intervindrà com a paràmetre rellevant en les interac­cions entre partícules i camps en la teoria quàntica de la gravitació; b) en el nombre calculat de partícules carre­gades, protons i electrons essencial­ment, que hi ha en tot l'univers; e) en la relació entre el nombre de fotons i el nombre de protons que hi ha en tot l'univers; i f) en la constant d'estruc­tura fina per a les interaccions nu­clears febles. Àdhuc en aspectes fona­mentals de les teories d'unificació de les forces electromagnètiques i de les interaccions nuclears febles, retrobem l'esmentat valor, com és el cas de la relació entre el temps de vida mitjana del protó (uns r o 3 1 anys) i el temps de Planck ja mencionat. Hom pot creure que aquests càlculs formen part de les especulacions, en­tre eixerides i serioses, a les quals són afeccionat:¡ els estudiosos de la física. Podríem esmentar a tall d'exemple l'univers "d'Alícia al país de les mera­velles" o "L'increïble umvers mm­vant" de F red Hoyle i J .  Narlikar, batejat segons una bona novel·la de fantasia científica signada per R. Mat­heson i que va inspirar una colpidora pel· lícula de J .  Arnold. Segons Hoyle i Narlikar, el desplaçament vers el roig que presenten les línies espectrals de les galàxies, pedra de toc i d'escàn­dol de les cosmologies modernes, po­dria explicar-se també si en lloc d'una expansió general del cosmos acceptés­sim que tot s'empetiteix en la mateixa proporció. Tanmateix, una anàlisi acurada del significat dels paràmetres implicats en els càlculs mencionats anteriorment suggereix que l' estructura m�croscò­pica de l'univers i l'estructura micros­còpica de les partícules reposa sobre un equilibri molt delicat i molt ajus­tat. Petites variacions en el valor de les constants fonamentals donarien lloc a un univers en rapidíssima ex­pansió o que patiria un col· lapse ca­tastròfic en els primers instants de la seva existència; o bé es faria impossi­ble l'existència d'estels estables o la formació d'elements químics, i per tant no seria possible la formació de planetes i molt menys revolució bio­lògica tal com la coneixem a la Terra . Consideracions d'aquesta mena han conduït a renunciat d'un postulat anomenat "el principi antròpic" . En la seva formulació més "forta" aquest principi diu: "l'univers ha d'ésser així per admetre l'aparició d'observadors ':"'nosaltres- en alguna etapa de la seva existència" . El principi sembla opo­sar-se a la filosofia científica iniciada d'ençà de Copèrnic i Galileu, segons la qual la nostra posició en el cosmos és equivalent a qualsevol altra, és a dir, que no ocupem un lloc d'observa­ció privilegiat. Aquest concepte cons ­titueix un principi cosmològic que s'oposa al geocentrisme empeltat de religió que dominava la ciència abans de Galileu. fig. 1 Nicolau Copemic ('473- 1543) fig. 2  Galileu Galilei (I ¡64- ' (42) Segolls la filosofia científica iniciada d'en,a Copemic i Galileu, la llostra posició en el cosmos és equivalent a qualsevol altra, is a dir que no ocupem un lloc d'observa­CIÓ privilegiat. ¿S'està engegant un rellança ment de l'antropocentrisme i el sobrenatu­ralisme -sovint presents en alguns corrents socials d'avui dia amb pinze­llades irracionals- en la cosmologia teòrica? No és estranya l'aparició de tendències d'aquesta mena en un camp ja afeccionat habitualment a l'especulació. Cal remarcar que en revolució del cosmos ha estat necessari que trans­corregués un temps mínim per per­metre l'aparició d' éssers vivents capa­ços d'observar l'univers científica­ment, un temps que, per a una vida del tipus de la terrestre, s'ha avaluat almenys en uns deu mil milions d'anys. És el temps requerit per a la formació dels elements químics que entren en la composició dels nostres cossos . També cal dir que la cosmolo­gia actual rebutja l'anomenat principi cosmològic perfecte, segons el qual ni el lloc ni el temps d'observació no tenen valors privilegiats , és a dir, que l'univers ha estat sempre el mateix i s'hauria vist sempre igual, si hi hagués hagut algú per mirar-se'l . Per tant, les coincidències còsmiques són simple­ment "coincidències" relacionades amb l'època en què fem l'observació: donada la breu història de la humani­tat comparada amb els temps còsmics, això ens deixa només un petit marge de temps. Si comparem l'edat del sis­tema solar des de la seva formació (uns cinc mil milions d'anys), l'evolu­ció cultural des del descobriment del foc representaria els dos darrers se­gons del dia. Si així es fan admissibles les coinci­dències, cal reconèixer que no s'expli ­quen .  El nostre cosmos pot dependre de la probabilitat d 'una combinació de circumstàncies d'homogeneïtat i iso-tropia acoblades a lleugeres desvia­cions i pertorbacions, com les que exigeixen la formació de les galàxies . És possible que l'ordre còsmic que constatem a llargues distàncies hagi derivat d'una fluctuació estadística a partir d'una condició més probable de desordre caòtic. La viUa intel . ligent apareixeria, doncs, quan les condi­cions ho permetessin. Alguns autors decanten per adme­tre la realitat simultània d'una multi ­plicitat d'universos alternatius -una idea proposada per H. Everett el 1 9 5 7  per interpretar les incerteses quàntiques-, universos que anirien ra­mificant-se amb cada esdeveniment microscòpic. Aquest tractament sug­gereix noves solucions quan se'l com­bina amb un enunciat "feble" del principi antròpic, que diu: "el que es­perem observar ha d'estar restringit per les condicions d'existència dels observadors". Entrem així en un pro­blema semblant al plantejat per la quàntica, al voltant de la modificació de les condicions d'un experiment per la intervenció de l'experimentador, o, altrament, per l'existència d'un atzar microscòpic inherent a la naturalesa. La proposta d'Everett ha estat criti ­cada, perquè implica la formulació de nous problemes de difícil acceptació, com els universos paral. lels o una ma­crofunció universal. El principi antròpic ignora les rela­cions entre l'estructura global i l'es­tructura local del cosmos, tal com s'entén des de Mach, el qual atribuïa l'origen de la mercia a interaccions amb galàxies distants, un principi present en el rerafons dels treballs d'Einstein sobre la relativitat. D'altra part, el principi no pot donar cap pre­dicció verificable experimentalment, ( I I I /Volum 4/ març-abril ci�ncia 3 6/ 3 7) 2 3  com és de rigor en el mètode científic. Remarquem, a més, que en realitat desconeixem si les condicions neces­sàries per a l'aparició de la vida extra­terrestre són tan dràstiques com les establertes en el nostre raonament so­bre la vida a la Terra. Si no són tan rígides, potser hi ha hagut observa­dors abans de les condicions exigides pel factor 1 040. És possible que nous estudis fornei ­xin altres explicacions dels fenòmens naturals fonamentals, amb lleis de les quals sigui possible derivar el valor 1 040 per càlcul, i així es perdria el misteri de les coincidències. Aquest podria ser el cas d'una futura teoria super-unificada que reunís les interac­cions nuclears fortes i febles i les for­ces electromagnètiques amb la grave­tat. Per ara hi ha arguments d'unifica­ció per a les tres primeres. La grave­tat, encara no ha estat possible d'in­corporar-Ia-hi .  Tanmateix, quan es pugui fer, no costa gaire endevinar que aleshores ens trobarem amb noves preguntes per contestar. Tota aquesta reflexió no s'ha d'en­tendre pas com una superpervivència del relativisme.  De fet, precisament el relativisme en ciència va quedar ferit de mort, tal com Ortega va assenya­lar, d'ençà de la teoria de la relativitat d'Einstein. Al capdavall, expressar l'edat de l'univers en funció d'alguna propietat microscòpica revela un desig d'absolut. Joan Miró Aquest article ha estat publicat al n. o 1 0 3  de la Revista de Girona fig. ] Ernest Mach (1 8]8- 1 9 I Ó) atribu1a l 'origen de la iner­cia a interaccions amb galàxies distants. Principi present en el rerafons dels treballs d'Einstein. fig· 4 Max Planck (1 8;8- 194 7) Abans del temps de Planck., uns 1 0-4; segons, es considera que regien les lleis quanfi­ques de la gravetat. D 'ençà d'aquell instant, s 'aplica la teoria d'Einstein per al camp gravitatori. GWSSARI DE TERMES SIMPLIFICAT Constant d'estructura final: mesura els efectes entre partícules i camps. Per exemple, la constant d'estructura fina electrònica mesura la interacció entre l'electró i el camp electromag­nètic. Desplaçament vers el roig: desviació vers les longituds d'ona més grans de les línies espectrals en els espectres dels objectes lluminosos que s'allu­nyen de l'observador. Per analogia, hom ho compara amb el to progressi­vament més greu que sembla adquirir un so que s'allunya de nosaltres .  Forces electromagnètiques: Forces que actuen ente partícules carregades i que arriben a llargues distàncies, Fotó: partícula de llum. Viatja a una velocitat constant, sempre a raó d'uns 300.000 km cada segon. Gravetat: força que actua entre els cossos, resultant de l'atracció entre les masses, i que arriba a distàncies molt llargues, malgrat ésser la més feble de les forces de la natura. La teoria de la relativitat general la tracta com una deformació de l'espai -temps. Interaccions nuclears: són les forces que actuen dins el nucli. Les interac­cions febles governen els fenòmens radioactius i la desintegració de partí­cules com els neutrons. Les interac­cions fortes mantenen unides les par-tícules del nucli atòmic. Ambdues són intenses però d'abast molt curt . Protó: partícula del nucli atòmic de càrrega positiva. El protó i el neutró, una altra partícula del nucli que no té càrrega elèctrica, són compostes de quarks, i es consideren partícules ele­mentals. Temps de Planck: abans del temps de Planck, uns 1 0-43  segons, es consi­dera que regien les lleis quàntiques de la gravetat. D'ençà d'aquell instant, s'aplica la teoria d'Einstein per al camp gravitatori . Univers: Tot el que existeix. No obs­tant això, caldria que parléssim d'uni­vers observable, és a dir, el que abasta tota la regió que ha pogut recórrer un raig de llum d'ençà de l'inici de l'uni ­vers, fins a incloure aquells objectes la llum dels quals, emesa fa desenes de milers de milions d'anys, ens arriba ara, encara que les possibilitats de veure-la a la pràctica estiguin limita­des per les característiques dels apa­rells d 'observació. Les teories actual­ment més acceptades donen a aquest univers, iniciat en una singularitat que esclatà, una edat compresa entre ca­torze i vint milions d'anys. Electró: partícula atòmica de càrrega negativa. Està situada fora del nucli . És consider�da una partícula elemen­tal. 24 ( 1 1 2/ Volum 4/ març-abril ciència 3 6/ 3 7  ) 

Deu a la quaranta

http://revistes.iec.cat/index.php/ciencia2/article/download/127829/126565

Deu a la quaranta

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Hemeroteca Cientifica Catalana