En esta primera entrega, hago una pequeña presentación de las teorías fundamentales de la física contemporánea y de los campos de estudio que abarcan, y expongo mi idea sobre las virtudes y limitaciones de los libros de divulgación científica en general.
PRESENTACIÓ
Es considera física moderna la física desenvolupada durant el segle XX, en contraposició amb la física clàssica, que dominà el món del pensament físic des del segle XVII (amb Galileu i Newton) fins al segle XIX. La física moderna ha suposat una autèntica revolució en la nostra manera de concebre el món, una revolució comparable a la que es va produir en el Renaixement amb l'aparició de la teoria heliocèntrica de Copèrnic. La nova visió científica del món ens permet conèixer les lleis de funcionament de la matèria, exepte en les situacions més extremes, i plantejar-nos els problemes més profunds, com ara la constitució i l'estructura última de la matèria i l'origen, la naturalesa i el destí de l'univers.
La física moderna es fonamenta en dues grans teories que tenen un domini d'aplicació distint, i que encara no s'ha aconseguit fer totalment compatibles: la teoria de la relativitat i la mecànica quàntica. La unió d'aquestes dues teories en una teoria global que les incloga (una teoria coherent de la gravitació quàntica) encara no s'ha aconseguit, i probablement, quan s'aconseguirà, la teoria unificada suposarà la culminació de l'esforç de la física teòrica moderna, o tal vegada l'inici de la nova física del segle XXI.
La teoria de la relativitat d'Einstein es va desenvolupar en dues fases que impliquen dues subteories complementàries: la relativitat especial i la relativitat general. La relativitat especial es limita a l'estudi del moviment relatiu entre sistemes de referència que es mouen entre si amb moviment rectilini i uniforme, i les seues conseqüències es fan importants quan considerem sistemes que es mouen a velocitats grans, que impliquen una fracció considerable de la velocitat de la llum. La relativitat general s'aplica al moviment entre qualssevol sistemes de referència, i implica una nova teoria de la gravitació. Els efectes de la relativitat general es fan notar quan considerem camps gravitatoris grans produïts per una massa considerable. A les escales de moviments de velocitat reduïda i amb masses petites, les prediccions de la relativitat coincideixen amb molta aproximació amb les de la física clàssica. Però quan hom considera l'espai i el temps o l'univers en el seu conjunt, la física clàssica no hi és aplicable, i cal recórrer a la relativitat.
Si la relativitat és aplicable en el camp del que és gran (grans velocitats, grans masses, el conjunt de l'univers...), la mecànica quàntica és la teoria que domina les lleis del que és petit. La mecànica quàntica, que governa les lleis de les partícules subatòmiques, és a dir, de les partícules elementals, els constituents més petits de la matèria, es troba, doncs, en la base de la física atòmica i molecular, i per tant és determinant per a donar fonament a les lleis de la química. La mecànica quàntica ha fet possible la gran revolució tecnològica del segle XX, amb desenvolupaments com l'electrònica i el làser.
La teoria de les partícules elementals, basada, com hem dit, en la mecànica quàntica, inclou també les teories que expliquen les forces que es produeixen entre aquestes partícules elementals. Un camp de desenvolupament important de la física del segle XX és l'esforç per trobar teories d'unificació, és a dir, teories que expliquen conjuntament les diverses forces de la naturalesa, com a manifestacions d'una única superforça fonamental. Si bé s'han descobert teories d'unificació parcials, aquesta teoria unificada de les forces, o teoria del camp unificat, encara no s'ha aconseguit, encara que hi ha ja prou indicis del que serà aquesta teoria.
Un altre camp fonamental de la física del segle XX és la cosmologia, és a dir, la part de la física (o de l'astrofísica) que estudia l'univers com un tot i que es planteja els problemes sobre l'estructura global i sobre l'origen i evolució i sobre el futur d'aquest univers.
I si recordem que en els moments inicials de l'univers només hi havia partícules elementals interaccionant entre si, comprendrem perquè la cosmologia es troba tan íntimament lligada amb la física de partículas: els dominis de la relativitat (la cosmologia) i de la mecànica quàntica (la física de partícules) es troben ací fosos, i queda palesa la necessitat d'una teoria unificadora. Per això, hom té l'esperança que la teoria unificada de les forces de la naturalesa, que seria també la teoria última sobre la constitució de la matèria, serà capaç d'explicar també el mateix origen de la matèria, és a dir, l'origen de l'univers. Es tractaria d'una autèntica teoria de tot, que significaria la culminació de la física teòrica.
Això ens duu plenament al plantejament dels problemes últims del coneixement humà, és a dir, a la creació i a la mateixa naturalesa de l'univers, i temes relacionats, com l'origen i significat del temps i de l'espai. Problemes que fins fa poc constituïen el camp exclusiu de la teologia i de la filosofia, es troben ara en el camp de la ciència. Cal plantejar-se, doncs, la qüestió si la ciència contemporània deixa algun espai a la creença en un ésser suprem creador o a algun principi organitzador de la naturalesa.
Vull acabar aquesta introducció amb un advertiment i una reflexió personal. L'advertiment: al redactar aquest treball, m'he autolimitat voluntàriament a la consulta dels llibres de divulgació sobre els temes exposats, és a dir, als llibres amb poc o nul contingut matemàtic. Per això, el contingut matemàtic del treball és reduït al mínim.
I la reflexió, sobre la meua experiència personal amb els llibres de "divulgació científica": una persona només pot comprendre totalment una teoria física —o només pot dir que la comprèn— si és capaç d'entendre tots els passos de l'argumentació lògica segons la qual a) aquesta teoria es deriva d'unes hipòtesis de partida o d'alguna altra teoria més fonamental que també es comprenen; b) la teoria estudiada explica els fets observats que pretenia explicar, i c) de la teoria se’n deriven determinades conseqüències lògiques que seran comprovades experimentalment; i si, a més a més, és capaç de resoldre quantitativement problemes teòrics i pràctics relacionats amb la teoria. I per a expressar tota aquesta cadena de raonaments lògics i per a resoldre aquests problemes, el llenguatge més adequat usat universalment pels físics és el llenguatge matemàtic. Per tant, per a entendre una teoria física, en aquest sentit "fort" de comprensió, cal estudiar-la en tots els detalls amb tot l'aparell matemàtic en el qual és formulada, per a la qual cosa cal una formació prèvia gradual en física i en matemàtiques.
I ací rau la limitació dels llibres de divulgació, que prescindeixen voluntàriament, amb l’objectiu de ser compresos pel gran públic al qual van adreçats, de tot o de la major part de l'aparell matemàtic. Un bon llibre de divulgació —i n'hi ha, i de molt bons— no pot aspirar a "explicar" o a fer entendre una teoria física, al nivell de comprensió que s'exigeix en el paràgraf anterior, si no és amb una bona dosi d'argumentació logicomatemàtica. Si volem elevar el nivell de comprensió intrínseca de la teoria, cal elevar el nivell d'argumentació lògica, i l'única manera econòmica de fer-ho és elevant el rigor conceptual i el contingut matemàtic. Però, aleshores, el nivell de comprensió per a un lector sense formació en física i matemàtiques es reduirà, i el llibre s'allunyarà de l'objectiu divulgatiu i s'acostarà a un llibre tècnic. I si es redueix al mínim el contingut logicomatemàtic, de manera que el llibre siga "comprensible" sense una formació científica prèvia, aleshores la teoria física quedarà més lluny de ser compresa en el sentit fort. Si es prescindeix d'aquest contingut matemàtic, hom no podrà aspirar més que a una exposició ordenada i raonada de les bases i de les conclusions més importants de la teoria, o, en tot cas, a l'exposició d'aspectes parcials i merament qualitatius d'aquesta teoria; és a dir, a un nivell de comprensió que podem anomenar "feble", en contraposició al nivell "fort" expressat adés. I nosaltres, com a lectors d'aquest tipus d'obres, no podrem assolir un nivell de comprensió major, només assequible amb una altra obra de major nivell tècnic. Hi ha, doncs, una espècie de "principi d'indeterminació" segons el qual el que es guanya en nivell de comprensió de lectura es perd en nivell de comprensió intrínsec de la teoria, i a l'inrevés. La qualitat d'un bon llibre de divulgació científica rau en el just equilibri entre el nivell d'argumentació logicomatemàtica i la qualitat de les explicacions, tenint en compte que la limitació exposada és real, de manera que es puga comprendre "el màxim possible en la pràctica" amb un nivell de formació prèvia i d'esforç de lectura determinat, idealment "mínim". Un llibre de divulgació no serveix per a "divulgar una teoria", en el sentit de fer-la totalment comprensible sense el raonament logicomatemàtic; cap aspecte de la física moderna —ni fins i tot de la clàssica— es deixa dominar d'aquesta manera. I el raonament lògic necessari per a una comprensió completa implica assumir l'esforç que exigeix el llenguatge matemàtic. Parafrasejant la frase d'Euclides a Ptolomeu I, podem dir que «no hi ha un camí de reis per a la física».
Com que aquest treball és només un resum general dels llibres de divulgació científica al meu abast, no podem esperar de la seua lectura una comprensió "forta" de les teories físiques exposades, en el sentit que he expressat anteriorment. La meua intenció ha estat resumir les qüestions més importants que es planteja la física contemporània, sobretot en els camps més capdavanters (física de partícules, cosmologia...), per a fer-les accessibles a nivell merament informatiu i recordatori, sobretot per al meu ús personal i el dels meus amics. Cal tenir en compte, doncs, que la densitat de informació i la complexitat de l'argumentació serà forçosament molt variable en diversos apartats del treball, segons el meu interès personal a consignar més o més detalls o el meu nivell d'aprofundiment assolit en cada aspecte particular. Però, almenys, les conclusions més importants són comprensibles, si més no en el sentit "feble" al qual em referia adés. Atès el caràcter informatiu del treball, tot i que els diversos capítols segueixen una exposició lògica continuada, els distints temes tractats són independents en certa mesura, i no cal una lectura exhaustiva d'un capítol per a comprendre'n un de posterior.
Escric tot això, amb l'esperança personal de tenir temps d’anar recorrent fins al més lluny possible el camí de la comprensió d'aquestes idees, és a dir, l'estudi de la física moderna amb tot l'aparell matemàtic adient, i amb la il·lusió de transmetre als potencials lectors la passió i el amor per la ciència. En realitat, crec que per a recórrer aquest camí per part dels no-professionals cal dedicar-hi una part important de tot el temps d'oci d'una vida humana, tenint en compte les altres dedicacions professionals, familiars, aficions, etc. A recórrer el camí ens impulsa la curiositat pel coneixement, ja que la física pretén donar respostes a les preguntes més fonamentals: com va sorgir l’univers i de què està composta la matèria. Tanmateix, cal dir també que el plaer es troba, tant en la meta a assolir, com en la bellesa del mateix camí i del paisatge que s'hi contempla, encara que aquest camí es trobe sembrat de pedres.
No hay comentarios:
Publicar un comentario