dissabte, de maig 19, 2018

Què és el temps? De què està fet?


Què és el temps? De què està fet?

Estem tan acostumats a ell, que no parem atenció a aquestes qüestions. Potser fem bé, ja que una petita reflexió sobre el assumpte ens porta a llocs misteriosos i preocupants. Ens destrossa alguns dels fonaments que crèiem més sòlids de la natura. I, ens poc agafar, com a mínim, mal de cap!

A les fórmules de la física que vàrem estudiar a l'escola, la que va desenvolupar Newton, el temps apareix representat amb la innocent lletra t. És la t de la famosíssima velocitat és igual a espai partit per temps (v=s/t).

És el temps de la física clàssica. Un temps que existeix independentment de les coses, i que és immutable. Que es mou arreu a ritme igual.

Però des de començaments del segle XX, i gràcies a l'Albert Einstein i la seva relativitat, primer especial i després general, avui sabem que el temps és afectat per la gravetat i per la velocitat.

El rellotge d'un vianant no marca el temps al mateix ritme que el rellotge del veí del cinquè, simplement perquè aquest està més elevat i nota menys la gravetat del planeta. El seu rellotge, el ritme de la seva vida, va més ràpid que al carrer.

D'acord. Les diferències són minúscules. Tan petites que només amb els rellotges més precisos que té la humanitat som capaços de notar-ho. Però només cal allunyar-se una mica més, fer que en lloc del cinquè pis sigui un gratacels, i les diferències ja s'aprecien més. I si ens alcem molt, com els satèl·lits que tenim a centenars o milers de quilòmetres d'alçada, aquestes diferències en la mesura del temps són increïblement notables. Tant, que si no corregíssim la lectura que ens donen els satèl·lits GPS llegiríem errors de 9 quilòmetres quan ens deixéssim guiar per ells. 9 quilòmetres per dia, acumulables! Tot perquè el seu temps va diferent al nostre.

No, no és cap problema dels rellotges. És la vida que transcorre a ritme diferent.

Amb la velocitat passa un xic el mateix. Quan la velocitat relativa d'un objecte és molt alta, el seu temps batega més lent. Cal dir que aquest efecte és encara més enigmàtic que el de la gravetat. Pensem-hi un moment: no hi ha res que sigui una velocitat absoluta. És a dir, tot es mou en relació a una altra cosa, i, si no hi ha acceleració, tothom pot reclamar que està quiet i que són els demés els que es mouen. Llavors, a qui se li accelera el temps, si no hi ha moviment absolut? Com sap la natura a quin dels 2 objectes fer envellir més poc a poc si tots 2 es mouen un en relació a l'altre? Bé, el misteri es resol només quan un dels objectes es frena o s'accelera, per a posar-se al costat de l'altre i poder comparar els seus rellotges. Llavors queda clar qui s'ha estat movent (aquell que ha patit l'acceleració o la frenada) i la natura passa la factura de l'envelliment prematur al que ha seguit "immòbil".

Bé, la qüestió és que, companys, el temps és diferent en funció del lloc on siguis. Sí, fins i tot és diferent al teu cap que als teus peus (els pèls del cap envelleixen més ràpid que els dels peus). A cada lloc de l'espai, la t del temps pren un valor diferent!

Quin desastre per a la física! Totes aquelles fórmules, amb la t! I ara ens preguntem... quina t? La d'aquí? La t a la Lluna? La de Barcelona al Tibidabo o la de la Barceloneta? La d'un centímetre més enllà?

I és que no existeix res que s'assembli a un temps immutable.

Llavors, què és el temps? De què està fet?

Estem habituats a pensar en el temps com un ens que va sempre endavant. La nostra vida quotidiana és plena de frases i dites. Diem que el temps passa, parlem del present, del passat i del futur com coses diferents, totes elles basades en el temps. Però què passaria si, en realitat, no hi hagués res que forcés a que el temps anés cap endavant?

En tota la física, sigui la clàssica, la einsteniana, o la quàntica, no hi ha res que digui que el temps no pugui ser reversible. Res. Bé, amb una excepció.

Hi ha una disciplina de la física anomenada termodinàmica, que estudia coses com per exemple el pas del calor d'un cos a un altre, o el moviment creixent de les partícules d'un gas quan s'escalfa. Doncs bé, la termodinàmica té un principi, una fórmula, l'única en tot el món de fórmules de les físiques conegudes, que marca el que coneixem com la fletxa del temps. Que prescriu que el temps sempre ha d'anar cap endavant.

És la famosa llei de l'entropia, del desordre, que diu que, si no s'hi apliquen forces externes, el nivell de desordre a la natura sempre tendeix a créixer.

Per entendre com el desordre marca la fletxa del temps, pensem en un castell de sorra. Ens ha costat molt fer-lo, ordenar milions de granets de sorra per formar parets i almenares. Però sabem que si no el protegim, els elements de la natura, el vent l l'aigua el destruiran i tornaran la sorra al seu estat "natural" de desordre. La fletxa del temps: primer hi havia sorra desordenada; vàrem arribar i fer un castell; però després el castell es va anar destruint. No pas al revés. No pas l'aigua i l'aire van aixecar la sorra que, casualment, va quedar constituint un bonic castell.

Aquesta innocent fórmula, per tant, marca que el temps té una direcció preferida: cap al futur, cap a on creix el desordre de les coses (ara entens el per què les habitacions dels teus fills sempre estan desordenades?)

Respirem tranquils, doncs. No podia ser de cap altra forma. No sabrem què és el temps, però al menys amb la termodinàmica assegurem que va sempre endavant.

Lamentablement, aquest edifici mental és ben senzill de derruir. 

Què entenem per ordre i desordre? Diem que un joc de cartes està ordenat si els números segueixen un ordre creixent. O decreixent. O si les cartes estan agrupades per colors. O per pals.

Pensem. Quina és la probabilitat que, remenant el joc de cartes, totes elles quedin per ordre de pals i, dins de cada pal, per ordre numèric? Ínfima, direm. Quasi impossible. Però de fet és la mateixa probabilitat que quedin d'una altra forma en concret. Jo podria decidir, amb tot el dret del món, que l'ordre que vull obtenir és que els 4 números idèntics, amb independència dels pals, quedin agrupats. O que l'ordre bo és el 3 de cor, seguit de 5 de piques, del 9 de diamants, ... Una seqüència tan probable o improbable com qualsevol altra.

És a dir, què és l'ordre? És fer un castell de sorra? Per què no és que els grans quedin distribuïts d'una forma específica, amb una seqüència concreta que algú ha decidit, tot i que a la vista ens sembli desordenat?

El tema és que si ens carreguem el concepte de l'ordre i del desordre destruïm la fletxa del temps. Esmicolem el poquet que ens quedava del temps, que ara no es veuria obligat sempre a avançar.

Llavors, què és el temps? De què està fet?

És inquietant i alhora meravellós que, amb tota la nostra ciència, no en tinguem ni idea del que és el temps, ni del que està fet. Un temps que és diferent en funció del lloc on et situïs. I que potser en condicions que encara no hem trobat, pugui retrocedir, dinamitant llavors els conceptes eterns de present, passat i futur.

Què és el temps? De què està fet?


Si vols saber més del tema, pots llegir els capítols dedicats al temps del meu darrer llibre "100 qüestions sobre l'univers": els rellotges d'en Dalí, o els bessons que envelleixen de manera diferent.




diumenge, de maig 06, 2018

No us ho perdeu: Júpiter en perfectes condicions de visibilitat


Aquestes són les millors nits per a observar Júpiter.

El gegant del Sistema Solar se situarà, durant els propers dies, en el que s'anomena oposició, que, com el nom indica, és la posició diametralment oposada al Sol vist des de la Terra. En altres paraules, Sol, Terra i Júpiter s'alinearan. Tècnicament, això passarà el proper 9 de maig.

És fàcil veure el per què la posició d'oposició fa que les condicions d'observació del planeta siguin òptimes.

En primer lloc, la distància que ens separa del planeta serà mínima pel que fa a l'any. Estrictament parlant, però, el moment de l'oposició (de l'alineament) no coincideix exactament amb el moment de la menor distància, efecte aquest degut a que les òrbites dels planetes no són circumferències perfectes. La distància mínima s'assoleix, en general, uns dies abans o després de l'oposició.

Que Júpiter se situï en el seu punt més proper a nosaltres es tradueix, lògicament, en una major mida del seu disc observat des d'aquí. També en una major lluentor en el cel nocturn.

En segon lloc, l'oposició permet que un planeta sigui visible al llarg de tota la nit. Com que és una configuració geomètrica, d'alineació, resulta que quan el Sol s'amaga per l'oest, el planeta en oposició comença a elevar-se per l'est (diametralment oposat, recordeu). És a dir, a la que es faci fosc, Júpiter ja circularà pel cel. De la mateixa forma, a l'alba el planeta es començarà a amagar per l'oest. Com veieu, el resultat és que es podrà veure durant tota la nit, creuant el cel d'est a oest amb el pas de les hores.

Per a un planeta tan llunyà com Júpiter, observar-lo justament en el moment de l'oposició no representa cap diferència de fer-ho, posem pel cas, unes setmanes abans o després. Amb això vull dir que Júpiter ja està molt ben situat des de fa setmanes, i seguirà així encara durant un parell de mesos. No hi ha excusa, per tant, per a no observar-lo.

I com observar-lo?

El mètode més simple és a ull nu. Sí, us sorprendrà la seva llum. No es pot confondre amb cap estrella, ja que lluirà de forma molt més intensa que cap dels demés astres nocturns (amb excepció de la Lluna, evidentment, i de Venus, que aquests dies podreu veure, durant un parell d'hores abans no s'amagui, sobre l'horitzó l'oest a primeres hores del vespre). A més, la seva llum no fa pampallugues, és fix (la llum de les estrelles, molt més allunyades que els planetes del Sistema Solar, es veu afectada per les distorsions que les capes d'aire de la nostra atmosfera produeixen). Mireu-lo. És una llum hipnòtica, ja veureu.


On heu de buscar-lo? El que deia abans: a primera hora del vespre/nit, cap a l'est. A mitja nit, al sud. I a la matinada, cap a l'oest. Però no us preocupeu, que el trobareu sense dificultat. Com comentava, no té pèrdua.

Si teniu uns prismàtics, dirigiu-los cap al planeta i us sorprendrà. Sense cap dificultat, podreu observar la seva circumferència lluent, i els seus 4 principals satèl·lits, anomenats galileians en honor al seu descobridor, Galileu. Aquestes llunes, Ió, Europa, Ganimedes, i Cal·listo, són tan brillants que es podrien arribar a distingir a ull nu, al voltant de Júpiter, si no fos perquè la llum del gegant ens encega.

Ja us asseguro que veure els satèl·lits és molt divertit, perquè varien la seva posició en qüestió d'hores. Recordeu on són, o dibuixeu la ubicació en un paper. Torneu a mirar al dia següent, i els trobareu moguts.

No en veieu 4? Ah... doncs és que algun d'ells estarà circulant justament pel darrera o pel davant del disc de Júpiter. Si teniu sort, potser el veureu sortir al cap d'uns minuts: un puntet de llum que apareix de sobte, ben junt al disc del planeta.

Fixeu-vos en com els 4 satèl·lits i Júpiter s'alineen. Tots ells orbiten aproximadament sobre el mateix pla.

Amb un telescopi petit, la cosa es torna encara més excitant. El disc del planeta comença a mostrar detalls colorits. Les capes altes de la seva atmosfera, plenes de gegantines tempestes, es deixen veure fàcilment, en forma de bandes de color ataronjat o groguenc, que creuen el planeta equatorialment. És evident que com més potent sigui el telescopi, millor, més detall observarem, però fins i tot amb un petit instrument distingirem els colors de l'atmosfera.

Intenteu observar-lo cap a la mitja nit, quan el planeta se situarà a la seva màxima alçada sobre l'horitzó. Com més alt està un objecte al cel, menys capa d'aire ha de travessar la seva llum per arribar als nostres instruments, i, per tant, menors són les distorsions que aquesta llum pateix.

Amb un telescopi mitjà, podreu també notar com el disc del planeta no és perfectament rodó: està comprimit en els seus pols, i la seva forma és lleugerament ovalada. La raó és que Júpiter està format per gasos, i gira en poc més de 9 hores! Una velocitat de gir enorme si la comparem amb la de la Terra (nosaltres girem en poc menys de 24 hores, i som 1.300 vegades menors que Júpiter!). Aquesta gran velocitat de gir, i la composició gasosa, fa que la forma del planeta es comprimeixi.

L'anomenada gran taca vermella, visible amb telescopis mitjans, és una enorme tempesta, més gran que la Terra, que s'ha estat observant durant centenars d'anys (annexo una fotografia de la NASA). La localitzareu al sud de l'equador (cura! els telescopis habitualment ens mostren imatges invertides, així que és molt probable que la trobeu al nord). No la veieu? Potser està al darrera. Espereu unes hores.

Sigui com sigui que l'observeu, sapigueu que la NASA té actualment una sonda orbitant aquell món. És la nau Juno, que porta, com a tripulants, 3 figuretes de Lego: una que representa al déu Júpiter, una altra de la deessa Juno, i la tercera que representa al gran Galileu.  Va ser una iniciativa de l'agència espacial americana per atraure l'interès dels més petits sobre l'exploració de l'espai.

Potser us interessarà saber, també, que molts dels satèl·lits de Júpiter (en té 69) són rics en aigua, i que l'escalfor provocada per l'enorme fricció gravitatòria que els genera Júpiter fa que aquesta aigua pugui ser líquida, a pesar de la distància al Sol a la que es troben.

Per exemple, Europa està totalment cobert per una gran capa de gel, i per sota hi ha un immens mar líquid. Aquest satèl·lit, un xic més petit que la nostra Lluna, és un dels principals objectius de l'exploració futura. Qui sap què podrien amagar les profunditats del seu mar subterrani!

Amb el pas de les setmanes, lentament, Júpiter anirà deixant el seu regnat nocturn i el cedirà a Mart, que se situarà en òptimes condicions, en oposició, durant el mes de juliol.

Però fins que això no passi, el gegant del Sistema Solar serà el protagonista absolut de les nostres nits.


dijous, d’abril 19, 2018

Sant Jordi 2018: signatura de llibres

Benvolguts seguidors d'estels i planetes,

comparteixo amb vosaltres les ubicacions i horaris en què signaré exemplars de "100 qüestions sobre l'univers" i on em podreu trobar (a Barcelona), el proper dilluns dia 23 d'abril, Diada de Sant Jordi.



Us agraeixo molt el seguiment que feu dels continguts d'aquest blog.

Bona Diada a tothom!

Joan Anton

dilluns, d’abril 16, 2018

L'energia fosca: una bufera que potser no seria bufera


L'any 1929, l'astrònom americà Edwin Hubble va fer un dels descobriments més fonamentals de la cosmologia moderna. Analitzant la llum de les galàxies que en aquells moments es coneixien va trobar que totes elles, amb alguna excepció puntual, s'allunyaven de nosaltres. Hubble acabava de trobar la primera prova experimental de l'expansió de l'univers.

Durant molt de temps, els científics havien cregut que el cosmos era estàtic, és a dir, que ni s'expandia ni es contreia. A començaments del segle XX, aquesta era, diguem-ne, la teoria ortodoxa i dominant. De fet, de les observacions que es podien realitzar amb els instruments de l'època, res feia sospitar el contrari.


Quan Albert Einstein va formular la seva revolucionària relativitat general, l'any 1917, les formules matemàtiques que donaven cos a la teoria conduïen a un univers que no ho podia ser, d'estàtic. Però era tan arrelat el convenciment que els científics, inclòs, el mateix geni alemany, tenien sobre la immutabilitat del cosmos que Einstein va decidir domar artificialment les seves noves equacions, introduint una constant arbitrària per a produir un univers feliçment estàtic.

El descobriment de Hubble va fer veure a Einstein el seu error: havia tingut davant els nas la predicció teòrica que l'univers havia d'expandir-se, i no s'ho havia cregut. Havien estat altres científics, com ara George Lemaitre, els que, emprant la relativitat general formulada per Einstein, havien intuït l'expansió anys abans.

És clar, una expansió portava immediatament a la conseqüència d'un inici, simplement rebobinant imaginàriament el temps cap al darrera. Un inici en què tota l'energia de l'univers havia d'estar concentrada en un espai increïblement petit. Un començament espectacular, en què tot es va posar en marxa. El moment del Big Bang.

Molt sovint empro l'exemple del globus quan explico què va descobrir en Hubble. Imaginem un globus en el que hi hem enganxat uns gomets de color a la seva superfície, com si fossin galàxies. Quan inflem el globus, els gomets se separen tots de tots. Si ens situem mentalment sobre qualsevol dels gomets, observarem com tots els demès s'allunyen de nosaltres. A més, i tal com va trobar Hubble, veurem que els gomets que estan més lluny semblen separar-se de nosaltres més ràpidament que els que es troben a prop.

L'exemple del globus també ens serveix per a reflexionar sobre 2 qüestions fonamentals. En primer lloc, que no hi ha gomets, galàxies, preferides o especials. Qualsevol de les galàxies pot reclamar el discutible privilegi de ser ella la que està immòbil i, per tant, ser el centre de l'univers. Quan, en realitat, de centre no n'hi ha. Com deia, tots els gomets estan, de fet, immòbils. Ningú els ha aplicat una velocitat. Tots poden dir que estan quiets. I això ens porta a la segona reflexió clau: la raó que fa que els gomets s'allunyin tots de tots no és pas que es moguin amb velocitats pròpies, sinó que es crea goma entre ells quan s'infla el globus!

De forma similar, l'expansió de l'univers es produeix quan es crea espai entre les galàxies.

Des del descobriment de Hubble, són moltes les observacions i proves que hem anat acumulant sobre l'expansió de l'univers. Avui, per exemple, sabem que uns pocs milers de milions després del moment zero, del Big Bang, la gravetat de tota la matèria del cosmos va fer que l'expansió s'alentís, actuant com si fos la resistència que té la goma del globus a seguir inflant-se. Però el més fascinant és que finalment l'expansió va guanyar la batalla. Ara sabem que l'univers s'expandeix a un ritme accelerat, és a dir, cada cop més ràpid. Com si la bufera hagués trencat la goma i res ja no pogués aturar l'expansió.

Com deia, són moltes les evidències i proves que actualment tenim i que recolzen aquest escenari.

Tot això ens porta, però, a una de les grans incògnites de la ciència. Una qüestió molt més profunda del que pot semblar a primera vista, i que podria significar una veritable revolució científica: què està inflant el globus? D'on surt la bufera?

Amb el nom "energia fosca" ens referim a aquesta enigmàtica bufera. L'energia que estaria al darrera de l'expansió de l'univers, i que actuaria com el motor que fa que l'univers sigui cada cop més gran.

El més preocupant és que no sabem què és aquesta energia fosca. No en tenim ni idea. Bé, tenim hipòtesis, possibles explicacions. Però cap d'elles sembla quadrar amb el que observem, ni tampoc cap d'elles ens ofereix una explicació teòrica suficientment raonable.


Per exemple, l'energia fosca podria ser un component intrínsec de l'espai. Allò que anomenem espai buit podria no estar buit realment, i l'espai, com a tal, podria tenir associada aquesta energia que actuaria en contra de la gravetat. Així, al crear-se més espai, estaríem també augmentant l'energia fosca, i l'expansió s'acceleraria.

El problema, però, és que no aconseguim entendre realment la naturalesa d'aquesta energia que s'associaria a l'espai. La mecànica quàntica, per exemple, ens diu que, efectivament, l'espai buit no és buit, i vibra amb multitud de partícules que es creen i s'aniquilen espontàniament. Però quan, amb les fórmules de la quàntica, intentem calcular el valor de l'energia de l'espai buit ens trobem amb resultats increïblement discordants amb els que sostindrien l'expansió de l'univers que mesurem. En altres paraules, si aquesta fos la naturalesa de l'energia fosca, el nostre cosmos simplement no existiria.

La qüestió de l'energia fosca és més greu a cada dia que passa. A pesar dels experiments i programes d'observació que s'estan duent a cap des de fa anys, seguim sense pistes, sense res que ens faci pensar que estem avançant o en el bon camí per entendre què és aquesta misteriosa energia. És un fet, com deia, preocupant, molt diferent al que passa habitualment amb altres investigacions en les que veus l'horitzó o intueixes la llum al final del túnel. Aquí, quan parlem d'energia fosca, tot és túnel, tot és foscor.

Queda una possible explicació. Una que significaria la revolució de la física. Que podria tombar alguns dels fonaments científics moderns.

Podria ser, simplement, que no entenguéssim com funciona realment la gravetat. Podria ser que la relativitat general de l'Einstein, la teoria que no ens ha fallat mai i que encara avui, 100 anys després de la seva formulació, ens segueix aportant prediccions que acabem descobrint experimentalment (com, per exemple, les ones gravitacionals)... podria ser, sí, que aquesta magnífica teoria no fos si no una aproximació, una simplificació, d'una teoria encara més global que ens expliqués un funcionament de la gravetat diferent del que tenim actualment.

Què passaria si la gravetat es comportés de forma diferent, diguem-ne a "petita escala" (dins de rangs de centenars de milions d'anys llum, per exemple) que a "gran escala"? Potser llavors no es necessitaria tal energia fosca, i el comportament de l'univers es podria explicar "simplement" amb aquest comportament "normal" de la gravetat?

Aquesta és una de les raons que converteix en fonamental la investigació sobre l'energia fosca. Del seu enteniment, o de la seva negació, ens pot aparèixer una nova física. Com en el seu dia la física einsteniana va venir a substituir a la newtoniana.


De moment, els programes d'investigació segueixen molt actius, tot i que alguns científics ja han començat a deixar entreveure els seus dubtes sobre poder obtenir resultats satisfactoris durant els propers anys.

I és que ens trobem davant una de les fronteres del coneixement. Una energia desconeguda, que provoca canvis en l'univers que podem mesurar, però que es manté amagada, fora de la nostra comprensió. 

Una energia que podria, després de tot, no ser energia. Que podria ser la porta a una nova ciència. La porta que ens conduiria a una habitació més gran, amb més finestres que potser ens permetrien entendre millor el cosmos que habitem i descobrir els errors del coneixement passat.

Una bufera que potser no seria bufera.



dijous, de març 15, 2018

Marxa en Hawking, però ens deix la seva bomba de rellotgeria


Ens ha deixat la figura científica més bèstia des d’Einstein.

Stephen Hawking. Astrofísic. Investigador. Pensador. Divulgador. Irònic. Inspirador. Malalt terminal. Supervivent. Lluitador.

S’ens acabarien els noms i adjectius per descriure aquest físic britànic, que va ser diagnosticat d’ELA (Esclerosi Lateral Amiotròfica) quan tenia 21 anys i a qui li donaven una esperança de vida molt curta (va morir finalment als 76 anys).


La imatge que tenim d’ell està associada a la cadira de rodes, amb el cap recolzat de costat, la seva expressió facial immòbil, i l’ordinador que sintetitzava la seva veu.

La lectura de qualsevol dels seus llibres o articles ens ajuda a descobrir l’home, no només al científic. Els seus textos estan plens d’anècdotes, i d’humor amb aquell toc britànic tan característic. I és que es fotia de tot i de tots. També d’ell mateix. Aparentment, mai no es va tenir pena, i això el va convertir en un gladiador en la lluita contra l’enfermetat.

Què ens va aportar científicament Stephen Hawking? Intentaré resumir breument algunes de les seves grans contribucions.

En primer lloc, va ser un defensor de la teoria del Big Bang. Avui a tots ens sona aquest nom, i el relacionem sense dubtar amb el naixement del nostre univers. Però no sempre va ser així, i durant la primera meitat del segle XX va haver molt debat sobre si aquella revolucionària hipòtesi que descrivia una expansió extraordinària de l’espai podia ser certa. Ell NO va crear la teoria, però es va convertir en un dels seus suports en èpoques més modernes.


Us haig de dir que és deliciós com Hawking parla del Big Bang en moltes de les seves publicacions (internet és plena d’articles de lliure accés). Relata l’inici del cosmos com qui estigués narrant una escena quotidiana que contemplés. El seu llenguatge és, alhora, planer i precís. No en va se’l considera un magnífic divulgador. Ell volia arribar a tothom i transmetre la passió que sentia per la ciència.

En segon lloc: actualment disposem de 2 teories físiques que ens expliquen, aparentment, la natura. Per un costat, la relativitat general d’Einstein, que descriu el comportament del cosmos a gran escala. Per un altre, la mecànica quàntica, que emprem per entendre la natura a petita escala, a nivell de les partícules subatòmiques.

Totes 2 teories són espectaculars, en el que ens diuen, en com quadren amb tot allò que observem. També en les prediccions que fan i en com les hem anat comprovant una rere altra.
Però el problema és que aquestes teories no sumen. No mesclen. És com l’aigua i l’oli. Cadascuna és bona per ser utilitzada en un context determinat, però no les podem intercanviar i utilitzar qualsevol d’elles indistintament.

És un enorme problema. Perquè això ens indica que no hem arribat pas al final. Que ha d’existir un nou marc físic capaç de donar-nos la resposta en qualsevol situació. Que ha de venir una revolució, com va ser la de Newton, o la d’Einstein.

Hawking va treballar moltíssim en aquesta anomenada unificació, cercant una teoria que combinés la quàntica amb la relativitat. I ho va fer des de l’òptica de la gravetat, que no deix de ser la punta de l’iceberg que indica que quelcom no va bé: per un costat, la gravetat, en relativitat general, ja no és una força i es converteix “simplement” en una deformació de l’espai-temps (l’exemple que sempre poso de la tela elàstica sobre la qual posem una bola pesant: la tela és l’espai-temps, i l’enfonsament de la tela és la gravetat); per un altre, la quàntica ens mostra la gravetat com un camp (una força) provocat per unes enigmàtiques partícules anomenades gravitrons, i que encara no hem pogut detectar.

Els estudis de Hawking sobre l’anomenada gravetat quàntica potser seran la base sobre la que la revolució de la física que ha de venir se sustentarà.

Els forats negres. Per suposat, Hawking va desenvolupar molt de coneixement sobre aquests espectaculars objectes. I una de els seves enormes contribucions va ser destrossar la imatge que es té dels forats negres com bèsties invencibles. Hawking va predir que els forats negres s’evaporen, a través d’un procés d’emissió de radiació (anomenada radiació de Hawking).


L’evaporació dels forats negres no s’ha pogut comprovar experimentalment encara (raó per la qual Stephen Hawking no ha guanyat el Nobel), i poster trigarem molts anys en poder-ho fer.

El procés d’evaporació és lentíssim en el cas dels forats negres que estem acostumats a detectar al cosmos. Estem parlant que un forat negre típic pot necessitar més temps que la vida actual de l’univers en desaparèixer, evaporat. Però Hawking també ens diu que han d’existir altres tipus de forats negres molt més petits, que no provinguin de la mort d’estrelles. Tan petits com milímetres, o menys. En aquest cas, els forats negres s’evaporen amb temps molt menors, i de fet la radiació que desprèn el procés potser podria ser emprada, en el futur, com un gegantí generador d’energia (gegantí no pas per la mida, sinó per la capacitat de produir energia).

Com deia a l’inici de l’article, Hawking va inspirar. I va crear frases magnífiques, amb el seu toc irònic.

Com quan explicava que en una conferència que havia de donar al Japó li van demanar que no incidís en el possible col·lapse de l’univers en el futur per no perjudicar a la borsa del país. Ell va contestar que recomanava a tothom qui estigués preocupat per les seves inversions que no patís, que encara era una mica massa d’hora per vendre.

O la que diu que “si penses que has caigut dins un forat negre, lluita. Segur que hi ha una sortida”. Una declaració plena de segones intencions.

Durant un temps, Hawking es va mostrar molt caut respecte a significar la nostra existència a possibles civilitzacions alienígenes. Ves a saber quines intencions tindrien, els receptors! Però en els darrers anys va anar canviant d’opinió, i finalment es va convertir en un impulsor de la cerca de vida intel·ligent. Quan se’l preguntava sobre la possibilitat que els governs (americà o britànic) ens estiguessin amagant durant anys suposades visites d’ET’s, ell contestava que “s’hauria d’admetre que això, els governs, ho estarien fent extraordinàriament bé, molt millor que qualsevol altra cosa que fan”.

Les terribles limitacions que li va comportar l’enfermetat es van convertir en les seves aliades. El van obligar a fer funcionar la matèria gris com pocs altres. Els seus jocs mentals, exercicis de deducció que tenien el seu laboratori dins del cap, van seguir, potser de forma obligada per les circumstàncies, l’esport que ja havia practicat el mateix Einstein: pensar, alliberat de la molèstia d’experimentar.

Símbol de la resistència. Rebel. Provocador.

Soc dels que creu que fa temps que s’ha acabat el personalisme a la ciència. El coneixement actual és tan enorme, requereix tanta especialització, que ja no poden existir figures com Galileu, Newton, o Einstein. Les revolucions científiques vindran avalades per grups multidisciplinars i nombrosos, segurament també multiculturals.


En aquest sentit, Stephen Hawking ha estat, potser, el darrer.

La rutina segueix, i en poc temps semblarà que l’hem oblidat, que hem passat pàgina i que ja forma part del passat. Però la bomba de rellotgeria que ens ha deixat seguirà fent tic-tac. I quan finalment detectem que sí, que els forats negres emeten radiació i es poden evaporar, la seva figura explotarà i brillarà de nou.

Segur que per a aquell moment, Hawking hagués tingut una frase irònica preparada, que encara resultaria més graciosa pronunciada pel to pla i metàl·lic del seu ordinador.


divendres, de març 09, 2018

Finalment no són extraterrestres. Haurem d'esperar.


No. Segurament no es tracta de cap civilització alienígena.

En un article que vaig publicar en aquest blog, el 23 de maig de 2017, explicava l'enorme interès que havia despertat entre la comunitat científica l'estrany comportament de la llum de l'estrella KIC 8462852, altrament coneguda com "la estrella de Tabby" (en honor a l'astrònoma Tabetha Boyajian, la impulsora de l'estudi d'aquesta estrella).

KIC 8462852 és un Sol ubicat a uns 1.500 anys llum de distància, aparentment un entre milers de milions. Però des de fa uns anys, els científics han anat atabalats intentant explicar quelcom que no tenia fàcil explicació. Aquesta estrella presenta variacions sobtades de la seva llum, sense seguir cap patró concret. És més, les variacions són considerables, fora del que cabria esperar si el causant fos, per exemple, un planeta que orbités l'estrella i que passés en front d'ella segons la nostra perspectiva de visió, amagant-nos part de la seva lluentor.

Es van establir vàries hipòtesi per intentar explicar aquest comportament. Descartada la possibilitat d'un planeta o d'una altra estrella fosca que bloquegés parcialment la llum (en aquest cas, les variacions haurien d'haver estat menors i en tot cas periòdiques), els científics varen pensar en possibilitats com ara un enorme núvol de cometes orbitant l'estrella. També es va postular una possible explicació, que, tot i ser molt remota, no es podia descartar així per les bones: l'acció d'una civilització.

La idea va així: sabem que el desenvolupament tecnològic comporta un increment en les necessitats d'energia. Només fa falta que pensem en l'energia que necessitava el món per funcionar fa només 100 anys i les que la nostra societat requereix actualment. Què serà en, posem, 500 anys? D'aquí a 1.000 anys? I en 5.000? Sembla clar que el desenvolupament condueix a una major despesa de recursos energètics. Així que si pensem en una civilització molt avançada, és fàcil que aquesta hagi esgotat les fonts d'energia properes, i que les seves necessitats siguin extraordinàriament superiors a les que ens podem imaginar. I quina és la immensa font d'energia a on recórrer? Per què no, la seva estrella.

Les conegudes com esferes de Dyson serien gegantines estructures que les civilitzacions avançades haurien construït i situat al voltant del seu Sol, per tal de capturar energia. Les dimensions de les estructures serien a nivell planetari, com si fossin enormes panells solars però de mides molt més grans que planetes.

Evidentment, aquestes esferes són només una descripció hipotètica. Però sustentada sobre una base raonable i lògica, els astrònoms no volien simplement descartar-la en el cas de KIC 8462852, per si un cas.

No cal dir que la qüestió va aixecar un munt d'interès per part dels mitjans d'arreu del món, i hi va haver qui es va atrevir a afirmar que s'estàvem davant de la primera demostració que no estem sols al cosmos.

Doncs bé, els darrers esforços científics, observant aquesta estrella i el seu comportament capriciós, han donat els seus fruïts. I han descartat l'hipòtesi alienígena.

Analitzant la llum rebuda en diferents longituds d'ona (equivalent a dir en diferents colors, per entendre'ns) s'ha pogut confirmar que les variacions de lluentor no són iguals en tots els colors. Això indica que la causa és quelcom que s'interposa entre l'estrella i nosaltres, però que absorbeix llum de forma diferent en funció de la longitud d'ona (color).

L'explicació més raonable, i que produeix aquest tipus de comportament, és un enorme núvol de pols, de forma irregular, orbitant l'estrella. La pols, en funció de la mida de les partícules, i de la seva naturalesa (composició) té tendència a absorbir llum d'una forma característica, preferint unes longituds d'ona respecte d'altres. A més, si el que bloquegés la llum fos un objecte compacte, simplement disminuiria la lluentor de forma similar en qualsevol dels colors analitzats.

Aquesta és, doncs, l'hipòtesi dominant actualment per a explicar el misteri.

Llàstima. No és que confiéssim massa que fossin ETs, al menys els que ens dediquem a la ciència. Com deia el gran Carl Sagan, hipòtesis extraordinàries necessiten evidències també extraordinàries. Les possibilitats que la raó de la variabilitat de l'estrella fossin estructures alienígenes eren baixíssimes.

En fi, haurem de seguir cercant l'espai i esperant.

Ells han de ser per allà fora. No pot ser que tot aquest immens univers sigui només per a nosaltres. La natura pot haver replicat el seu experiment a molts llocs. O no ho haguéssiu fet així, vosaltres?

Potser alguns d'ells fa temps que ja ens han detectat. I potser han arribat a la conclusió que no paga la pena contactar amb nosaltres. O, pitjor, que millor no contactar amb nosaltres i ens eviten.

Sigui com sigui, no perdem l'esperança que, algun dia, potser demà, potser en unes desenes d'anys, arribi a les nostres platges una ampolla amb missatge.

Perquè l'univers pot estar ple d'ampolles, intentant creuar els immensos i freds espais buits.



dissabte, de febrer 17, 2018

Un nord que serà sud: l'erràtic camp magnètic de la Terra

Que una brúixola marca el nord ho sap tothom. Però no sempre ha estat així. I tampoc serà així en el futur.

El nostre planeta gaudeix d'un rellevant camp magnètic. Dic gaudeix perquè, com ara explicaré, aquest camp magnètic, similar al que crea un enorme imant, ens protegeix del bombardeig de partícules perilloses provinents de l'espai.

La Terra té un cor metàl·lic, format bàsicament per ferro i elements afins (com ara el níquel). En el centre del planeta, les pressions i temperatures són brutals, i el nucli metàl·lic es troba en estat sòlid. Però rodejant aquesta part més densa es localitza una capa de nucli en estat fluid, el moviment del qual genera camps elèctrics que, al seu temps, creen el camp magnètic.

El moviment del nucli fluid és degut a 2 raons principals. La primera és que, com tots sabem, el nostre planeta gira. Ho fa en aproximadament 24 hores, un gir força ràpid per a una esfera de 6.400 Km de radi. Però més important que aquest efecte, el moviment de la massa metàl·lica de 'interior de la Terra és impulsat per corrents  de pujada i baixada de material, un mecanisme conegut com a convecció. És el mateix mecanisme que es genera dins una olla amb aigua al foc. El líquid calent del fons puja i es refreda, mentre el seu lloc és ocupat per líquid més fred que baixa, en moviments circulars orientats verticalment.


La tectònica de plaques crea oportunitats per a que l'escalfor de l'interior del planeta s'escapi, i això és el que alimenta la convecció. Venus, per exemple, tot i ser bessó nostre pel que fa a dimensió, no presenta camp magnètic, i creiem que la raó principal, a part que gira molt lentament, és perquè no té l'activitat tectònica de la Terra, i el seu interior queda tèrmicament aïllat, cosa que atura el mecanisme de convecció al no poder-se dissipar part de la calor.

En definitiva, tenim que un nucli metàl·lic fluid en moviment és el que converteix la Terra en un imant gegantí.

Com deia abans, aquest camp magnètic actua com un efectiu escut protector. Gran quantitat de partícules carregades elèctricament es dirigeixen cap a la Terra provinents del Sol i, en general, de l'espai. Arriben a altes velocitats, i els seus efectes sobre els teixits pot ser fatal. També sobre l'ADN, provocant mutacions. A més, poden fregir fàcilment tot tipus d'aparells electrònics.

El camp magnètic del planeta s'estén a l'espai, rodejant la Terra, i atrapa aquestes partícules. Al menys a la majoria. Una magnífica i afortunada protecció per a la vida, i, de rebot, una font de boniques llums polars, que anomenem aurores.

Però les dinàmiques que es produeixen a l'interior de la Terra ens són, en gran part, desconegudes. I resulta que al llarg de la història del planeta blau, el camp magnètic ha oscil·lat tremendament, quasi desapareixent en moments, i canviant la seva polaritat en altres (és a dir, canviant el nord pel sud!).

Les roques antigues guarden el record d'aquests canvis, i ens mostren un comportament erràtic, que no comprenem.

Anem a pams.

Si mirem la situació actual, ens podria semblar estable i controlada (em refereixo al camp magnètic, és clar). Però la realitat és que hi ha grans zones del planeta que presenten intensitats variables del camp magnètic. Per exemple, hi ha una regió del sud de l'oceà Atlàntic que mostra una gran baixada de la intensitat magnètica, i no sabem el perquè. Però l'evidència que ens diu que estem en plena fase de canvi la derivem de les mesures que des de ja fa anys estam enregistrant curosament. En els darrers 175 anys, el camp magnètic de la Terra s'ha afeblit en un 9%.


Com comentava, les roques parlen de canvis radicals en el magnetisme del planeta. Tan radicals com la inversió complerta. Etapes de la història en què una brúixola hagués marcat l'actual sud. O, pitjor encara, hagués generat lectures totalment erràtiques, marcant diferent en funció de la regió en la que ens trobéssim.

Gràcies a les roques hem pogut establir que cada 250.000 anys, per terme mig, la polaritat s'inverteix (inversió entre el pol nord i el sud magnètics). Però, atenció, el darrer canvi es va produir ara fa 780.000 anys. Som, doncs, a punt d'una nova inversió?

Els efectes serien brutals, ja ens ho podem imaginar. Especialment pel que fa a la nostra tecnologia. Vivim en un món altament tecnificat, en el que el fet que una brúixola maqui el nord no és només una cosa útil pels excursionistes. Més preocupant és que els canvis de polaritat no es produeixen tot d'una, sinó mitjançant un procés caòtic que dura milers d'anys. Durant aquests períodes convulsos, la situació del nord magnètic, per exemple, es desplaça al llarg de tot el planeta.  El camp magnètic acaba fragmentant-se, desapareixent el nord i el sud, i apareixent camps individuals repartits per tot el globus (com si es distribuïssin grans imants, orientats cada un de forma erràtica).

De nou l'anàlisi de les roques i dels fòssils ens porta a la conclusió que aquests canvis tan radicals no han afectat al desenvolupament de la vida, al menys en el llarg termini. La vida, les espècies, s'han sabut adaptar a aquests cicles. En altres paraules, les aus, per exemple, no han desaparegut quan ha canviat l'orientació magnètica, o quan quasi ha desaparegut. Repeteixo, al menys vist a gran escala i en el llarg termini. Una altra cosa són els patiments pels que, a ben segur, han hagut de passar nombroses generacions abans no adaptar-se a la nova situació.

És clar que tots aquests canvis, especialment durant les llargues etapes de fragmentació del camp magnètic o del seu afebliment, han malmès l'efectivitat de l'escut protector del planeta. La vida, però, se n'ha sortit (m'imagino que no sense patiment, com deia abans).

Els científics no preveuen, hores d'ara, cap canvi radical en els propers milers d'anys. Però si pensem que la nostra civilització ha de sobreviure un llarg temps (afirmació clarament dubtosa), en un moment o altre haurà de fer front a la situació d'un magnetisme volàtil i capritxós.

De moment, podrem seguir fent excursions a la natura,... sempre i quan no l'haguem destrossat, és clar.

No deix de ser inquietant el poc coneixement que tenim de la personalitat i bioritmes del nostre planeta, quan estem explorant altres mons allà fora. Una prova més de la increïble i magnífica complexitat de la natura. I de la immensa sort que tenim de ser, formant part d'ella.

La natura ens permet estar aquí, a pesar de la seva complexitat. 

A pesar del perill que representem per a altres espècies, i també per a nosaltres mateixos.


Categories

Estels i Planetes

TOP