Ramon Lapiedra Civera - Els dèficits de la realitat i la creació del món

La discussió anterior ens porta a una reflexió prou inquietant, ja que, si la consciència pot aparéixer relacionada amb l’amplificació d’efectes quàntics a escala macroscòpica, què podríem dir dels ordinadors quàntics de què parlàvem al principi? Podríem, per aquest raonament, esperar que aquests ordinadors poguessen arribar a desenvolupar algun tipus de consciència? O, tal i com preguntava Philip K. Dick: Somien els androides amb ovelles elèctriques ? Davant d’aquesta inquietud, Lapiedra ens argumenta, amb alguns exemples, què l’ésser humà és molt més que un programari, la qual cosa impedeix la comparació entre la consciència humana i un ordinador, tot i que aquest siga quàntic. El futur ens dirà fins a quin punt aquesta comparació és entre dos conceptes molt llunyans, o pot haver-hi alguna mena d’apropament inquietant.

L’últim capítol ens porta a escales molt més grans que les macroscòpiques ja esmentades abans. De fet, són les escales més grans de què podem parlar, per definició, ja que això és justament l’Univers. Ramon Lapiedra ens descriu l’aventura més gran que podem imaginar, quant a grandària i duració temporal, guiats per la mecànica quàntica. Després de discutir què vol dir un principi per a l’evolució de l’Univers, i de introduir el concepte de isotropia, l’autor raona que aquest concepte és, de fet, compatible amb la idea de finitud.

Què ens aporten els conceptes quàntics a la nostra concepció de l’Univers? La idea central en la descripció que ens fa Ramon Lapiedra és que el balanç d’energia total és zero. D’aquesta manera, podem concebre l’Univers com una fluctuació, o tot un conjunt de fluctuacions, del buit mateix: l’autor es refereix a aquest conjunt de fluctuacions com a l’ escuma quàntica , que podria constituir el bressol de múltiples universos, dels quals el nostre seria només una part. La història posterior és complexa i amb múltiples etapes, des de la formació de les partícules elementals fins a la formació d’estels i galàxies, amb una estructura jeràrquica i moltes qüestions per resoldre, com ara la composició de la matèria fosca o la, encara més desconeguda, energia fosca .

Vull acabar aquest pròleg simplement amb un intent de compartir la fascinació davant el ventall de situacions en què hem pogut discutir conceptes quàntics de la mà de Ramon Lapiedra, des del món de les partícules elementals fins a l’evolució de l’Univers. Espere que el lector puga gaudir amb les reflexions que l’autor ens ha posat davant i les implicacions d’aquestes com jo ho he fet.

ARMANDO PÉREZ CAÑELLAS

Universitat de València

Octubre de 2019

Pròleg a la primera edició

El lector d’aquest llibre del professor Lapiedra hi trobarà una quantitat d’aspectes molt interessants de la física que en alguns moments el mantindran en suspens, per la discussió freqüent de situacions contradictòries amb el sentit comú dels sers humans. Però, globalment, el llibre podria considerar-se com un assaig de tipus epistemològic. El plantejament de com una teoria actual del coneixement ha d’incorporar una visió de la realitat objectiva de la natura capaç de satisfer tots els ingredients de la mecànica quàntica conduirà necessàriament a la conclusió d’uns dèficits ontològics, en paraules de l’autor Lapiedra. Contràriament al sentir d’Einstein, no sempre es poden assignar elements de realitat als objectes de la natura perquè, en la mecànica quàntica, no sempre es pot fer una descripció separada i ben definida d’aquests objectes; hi ha correlacions insalvables que no permeten identificar-ne les parts separadament.

Però l’anàlisi del llibre no es queda solament en aquest punt sinó que, a partir de la descripció quàntica de la realitat, l’autor s’embarca en un doble exercici de plantejar preguntes i suggerir problemes que han ocupat les ments de el ser humà al llarg de la història de la civilització: en què consisteix la consciència? En què, el lliure albir? Com pot haver-hi un origen de l’Univers a partir del buit, del no-res?

En la història de l’avanç del coneixement, el descobriment de la mecànica quàntica en el segle XX –que explica tot un conjunt de nous fenòmens coneguts com a física quàntica–, es col·loca al nivell de la revolució científica originada en el segle XVII per la nova metodologia de descriure la natura iniciada per Galileu i Newton: el mètode científic. Al voltant del 1900, molts fenòmens físics coneguts experimentalment no podien ser explicats per la física clàssica. En un principi, la mecànica quàntica va sorgir per a proporcionar una descripció de la matèria i la radiació sobre una escala microscòpica de l’ordre d’1Å=10 –10metres, 1 molt més enllà del que els nostres sentits son capaços de percebre i de resoldre. Per poder penetrar en aquestes lleis fonamentals de la natura, van caldre un gran enginy i imaginació. L’acceptació per part de la comunitat científica d’idees tan revolucionàries com les propietats ondulatòries de la matèria (els electrons són difractats!) o les propietats corpusculars de la radiació (els fotons!) va desencadenar en uns quants anys un avanç conceptual i fenomenològic sense precedents. D’acord amb la física clàssica, donat un conjunt definit de condicions inicials i el coneixement de les forces que hi actuen, és possible determinar el comportament del sistema físic sense ambigüitat; és a dir, si hi ha un conjunt de mesures repetides en condicions idèntiques, els resultats d’aquestes mesures seran idèntics. Al contrari, la mecànica quàntica prediu que el comportament de la natura és indeterminista i que tota la informació sobre esdeveniments físics ve donada en termes de probabilitats. El desenvolupament de la física quàntica al llarg del segle XX ha mostrat que el seu domini d’aplicació s’estén al comportament de la matèria a totes les escales i que fenòmens macroscòpics de la grandària de l’escala humana com la incompressibilitat de la matèria agregada, la superconductivitat o la superfluïdesa, només poden ser comprensibles en termes quàntics.

La teoria quàntica va nàixer en 1900, quan Max Planck va necessitar incorporar en la fórmula que explicava la radiació emesa per un cos calent un ingredient contrari a la física clàssica: l’energia emesa o absorbida per les vibracions dels àtoms del cos calent només pot prendre valors múltiples d’una energia elemental, un quàntum energètic proporcional a la freqüència de la radiació. Això significa que la natura és selectiva en les quantitats energètiques que un cos pot absorbir o emetre! i que no tots els valors de l’energia són possibles.

A partir de Planck, es va produir un moviment irresistible que va dur a aplicar el concepte de salt energètic als fenòmens microscòpics dels àtoms i la radiació. En 1905, Albert Einstein va ser consistent quan proposà que, si l’energia dels oscil·ladors atòmics en emetre o absorbir radiació prenia valors discrets, la radiació hauria de consistir en quàntums energètics: els fotons. Amb els fotons, Einstein explica l’efecte fotoelèctric, l’emissió d’electrons d’un metall a partir de radiació incident. Aquest fenomen presentava propietats radicalment contràries a la física clàssica, i la idea dels fotons va aconseguir explicar-les. En 1913, Niels Bohr incorpora les noves idees quàntiques a la seua teoria de l’àtom d’hidrogen. Aquests i altres èxits inicials de les idees quàntiques van preparar el camí per al naixement de la nova teoria quàntica, desenvolupada ràpidament a partir de 1924.