(Imatge de Wikimedia Commons) Nagarjuna and Aryadeva
Orígens i evolució de la física quàntica
En un col·lisionador de partícules com el LHC de Ginebra, quan un electró i un positró es troben s’aniquilen, com a resultat del xoc de matèria i antimatèria. La seva energia és transferida al buit, aquesta energia crea partícules materials reals que sorgeixen de la dimensió del buit, i què són registrades durant una minúscula fracció de temps en els ordinadors del CERN. Així, a partir del no-res, apareix matèria, com el bosó de Higgs, que té una esperança de vida de 10−22 segons. Això contradiu la llei de conservació de l’energia, perquè hi ha matèria que es crea i desapareix espontàniament. Tanmateix, això ens explica la física quàntica avui dia.
Aquesta qüestió va més enllà del món científic i enllaça de manera sorprenent amb la metafísica oriental.
A l’Índia, cap a l’any 600 aC, va existir la doctrina vaisheshika, que era una de les sis escoles diferents de l’hinduisme designades amb el terme dárshana, d’origen sànscrit. Aquesta filosofia –basada en la percepció i la intuïció– afirmava que l’univers era reduïble a paramāṇu (àtoms), que són indestructibles, indivisibles, i tenen un tipus especial de dimensió. Tot allò que existeix és un compost d’aquests àtoms, excepte el temps, l’espai, l’èter (akasha), l’esperit i l’ànima.
A Grècia, al Període Clàssic succeeix el Període Hel·lenístic. Aquest període es caracteritza per una forta influència d’Orient en el pensament d’Occident, arran de les campanyes d’Alexandre el Gran que va arribar fins a l’Índia. A la Grècia hel·lenística es van desenvolupar escoles, una de les quals va ser l’epicureisme que va plantejar una visió del món basada en l’atomisme de Leucip i Demòcrit.
Alexander with the painter Apelles from De Vaugelas’ French translation of Curtius published in Amsterdam in 1696.
Cal recordar, però, que existeixen referències de l’atomisme, molt anteriors, de Mosco de Sidó, un savi i pensador natural de Sidó (Líban) del segle XIV aC.
En l’Edat mitjana els físics teòrics eren també filòsofs. Un d’aquells atomistes va ser Guillem de Conches, coneixedor d’obres de metges àrabs i grecs, com Galè, per traduccions del segle XI de Constantí l’Africà. La teoria atomista va aconseguir un punt culminant en els segles XV i XVI amb la renovació de Pierre Gassendi, gràcies al qüestionament de l’aristotelisme de Nicolau de Cusa i Giordano Bruno.
Robert Boyle (1627-1691) va tenir gran influència en Newton. El seu llibre “The Sceptical Chymist” (El químic escèptic), va posar fi a la idea aristotèlica dels quatre elements i als tres principis de Paracels. Va postular que la matèria era composta d’àtoms i que el resultat de qualsevol fenomen era conseqüència de les col·lisions d’aquests àtoms entre si.
No obstant això, la història científica occidental de l’àtom comença a la fi del segle XIX, passant també per alt els alquimistes medievals. D’ells hi ha escassa informació pel fet que les seves pràctiques eren secretes, per evitar la Santa Inquisició, així com per l’estil hermètic que ha acompanyat l’alquímia des d’antic.
«Durant tot el segle XIX els físics creien que els àtoms no existien, que eren teories dels químics per quadrar les coses. Tan sols hi creien Maxwell, Boltzmann i Einstein.»[1]
A la fi del segle XIX van començar a aparèixer diversos models de l’àtom, des del clàssic model de Dalton (1803) es va passar al model cúbic de Lewis, al saturnal de Nagaoka, al púding de panses de J. J. Thomson, al planetari de Perrin, al nuclear de Rutherford, a l’orbital circular de Bohr, a l’orbital el·líptic de Sommerfeld, fins a arribar al model quàntic ondulatori de Schrödinger i les seves variants relativistes de Dirac i Jordan.
Funcions d’ona de l’electró en un àtom d’hidrogen a diferents nivells d’energia. La mecànica quàntica no pot predir la ubicació exacta d’una partícula en l’espai, només la probabilitat de trobar-la en diferents llocs. Les àrees més brillants representen una major probabilitat de trobar l’electró.
Funcions d’ona de l’electró en un àtom d’hidrogen a diferents nivells d’energia. La mecànica quàntica no pot predir la ubicació exacta d’una partícula en l’espai, només la probabilitat de trobar-la en diferents llocs. Les àrees més brillants representen una major probabilitat de trobar l’electró.
Amb el sorgiment de la concepció quàntica de la matèria la indeterminació va començar a imposar-se en el món científic.
Ludwig Boltzmann, preocupat per buscar una relació entre el macrocosmos i el microcosmos, era un dels atomistes incompresos de finals del segle XIX. Es diu que la mecànica quàntica sempre tindrà un deute amb Boltzmann pel seu desenvolupament de la termodinàmica estadística. La qual cosa va resultar transcendental perquè Max Planck pogués formular la seva famosa constant d’incertesa (h) per calcular l’energia d’un fotó o quant, així com la seva llei de la radiació electromagnètica emesa per un cos a una temperatura determinada.
A partir dels anys vint, les belles matemàtiques que descrivien el món van passar a ser formulacions probabilístiques molt complexes i el món establert se sentia incòmode enfront d’aquests fenòmens que no es podien veure i que resultaven impossibles de mesurar amb les fórmules de Leibniz i les lleis de Newton.
Boltzmann i Einstein han estat exemples recurrents de la contrarietat de les autoritats acadèmiques, però en realitat tots els físics quàntics eren menyspreats. La “Conferència Solvay de 1927” va ser el moment més important per a la física emergent.
L’experiment de la doble escletxa, que ja venia del 1801 i del qual s’han fet versions variades, van provocar múltiples interpretacions. En l’observació experimental es manifesta la superposició quàntica. Ocorre que tal observació no sols pertorba allò que es mesurarà, sinó que produeix el denominat col·lapse de la funció d’ona de l’equació de Schrödinger. És a dir, quan es fa una observació o una mesura del sistema en una regió, la funció d’ona varia instantàniament de manera global. [2]
Màquina de la doble escletxa (esquerra) Comportament corpuscular (dreta) Comportament ondulatori. Des de la seva concepció inicial s’han anat afegint mecanismes cada vegada més sofisticats per a eludir la interacció experimental.
A Solvay es va apostar per la “interpretació de Copenhague” que van elaborar principalment Niels Bohr i Werner Heisenberg. El principi d’incertesa formula la impossibilitat de realitzar un mesurament experimental sense pertorbar allò que es pretenen mesurar. A més, el fet que cada partícula porta associada una ona, imposa restriccions a la capacitat per determinar al mateix temps la seva posició i la seva velocitat. Així, la dualitat ona-partícula no era ja només una propietat de la llum, sinó de tota la matèria.
Solvay conferència 1927
Paul Dirac va retornar la idea de bellesa a les matemàtiques amb la seva fascinant equació, a partir de la de Schrödinger. Va establir el camp electromagnètic com un món on actuen les partícules, va fonamentar que el buit, en realitat, no és buit i descobrí l’antimatèria.
L’equació de Dirac va obtenir un lloc en l’Olimp de les fórmules venerades, al costat de la de Pitàgores, Einstein, etc.
Les conclusions que se’n desprenen condueixen a una obertura mental; la física quàntica ens fa pensar el món d’una altra manera. “Ja no som merament observadors del que mesurem sinó també actors”, diu Borh. De sobte, una ciència dura com la física començava a qüestionar el paradigma de l’objectivitat: podem nosaltres conèixer la realitat sense interferir-hi i sense que ens interfereixi?
La teoria quàntica destrueix la noció de causalitat, és a dir, conserva els conceptes de causa i efecte, però modifica la seva relació fent-la probabilista en comptes de causal. Quan dues partícules, com els àtoms, els fotons o els electrons, s’entrellacen, experimenten un vincle inexplicable que es manté, fins i tot, si les partícules es troben separades en extrems oposats de l’Univers.
D’acord amb Heisenberg, els objectes microscòpics no són reals, sinó que són meres potencialitats; existeixen només en algun domini abstracte, no en el món físic; la qual cosa es correspon amb una traducció matemàtica, sense preocupar-se massa per les qüestions metafísiques.
Einstein, entre d’altres, no se sentia satisfet amb teoria que no tancava el cercle. Una explicació alternativa a la interpretació de Copenhague va ser la teoria de les variables ocultes. La primera idea d’aquest tipus va ser la teoria de l’ona pilot de Louis de Broglie i, més avançat el segle XX, també de David Bohm. Per a Bohm la metafísica és precisament l’essencial en la física quàntica.
Les seves publicacions i especialment la seva obra pòstuma “The Undivided Universe” (1993) representen una síntesi global del pensament científic-filosòfic de l’autor, on també formalitza matemàticament la seva visió de la física quàntica. Bohm sobrepassa tota autocensura en la seva interpretació del món.
“La capacitat de percebre o pensar de manera diferent és més important que el coneixement adquirit.” [3]
Per a Bohm la física quàntica és el reflex del moviment holístic de l’ordre implicat. En aquest sentit es diu que és determinista. Tota realitat és impulsada per un fons d’energia en activitat incessant, un moviment causal que, al mateix temps, sustenta i genera. Aquest moviment comprèn estructuralment a l’esperit i a la matèria. El moviment en la seva dinàmica universal produeix la diversitat d’éssers i fenòmens que captem pels sentits.
Neohumanisme científic i orientalització
La teoria de variables ocultes de Luis de Broglie (no considerada a Solvay/1927) i David Bohm van ser la inspiració per al teorema de Bell, formulat el 1965, on John Bell constata l’existència d’una connectivitat universal. L’entrellaçament i l’acció a distància són part del món microscòpic. Les coses s’afecten mútuament malgrat la distància, a causa del fet que no hi ha res que no estigui interconnectat amb tot. Aquest postulat, que sembla anar en contra del límit de la velocitat de la llum, va ser comprovat experimentalment per Alain Aspect el 1983, confirmant la no localitat de l’univers en l’àmbit de les partícules subatòmiques.
“Suposem que, quan s’intenta una formulació més enllà dels propòsits pràctics, trobem un dit inamovible que apunta obstinadament cap a fora del tema, a la ment de l’observador, als textos hindús, a Déu, o fins i tot només a la Gravitació. Potser això no resultaria summament interessant?”. [4]
De manera complementària, la teoria de cordes planteja la idea que en la vibració d’unes certes cordes es formen les partícules que conformen la realitat. D’acord amb això, un electró no seria un punt sense estructura interna i de dimensió zero, sinó una corda minúscula en forma de llaç vibrant en un espaitemps de més de quatre dimensions.
A la fi del segle XX el paradigma de la termodinàmica clàssica que s’havia mantingut durant centenars d’anys va arribar a la fi.
El 1977 Ilya Prigogine va rebre el Premi Nobel de Química per la seva teoria sobre les estructures dissipatives. Aquestes estructures funcionaven de manera diferent als postulats de la termodinàmica clàssica. Prigogine a mostrar que en la química de determinades estructures ocorre un procés de creació en el qual les possibilitats trenquen els seus límits i s’alliberen gràcies a l’atzar i al no-equilibri en interacció.
“Anem d’un món de certituds a un món de probabilitats. Hem de trobar el pas estret entre un determinisme alienador i un univers que estaria regit per l’atzar i per tant seria inaccessible per a la nostra raó”.
Prigogine va expressar la transició del pensament i la ciència en els llindars del segle XXI amb una visió neo-humanista.
“Estem redescobrint el temps, però és un temps que, en lloc d’enfrontar l’home amb la naturalesa, pot explicar el lloc que l’home ocupa en un univers inventiu i creatiu”. [5]
Va sorgir l’anhel per una teoria del tot.
Qualsevol teoria del tot ha de ser capaç d’explicar quatre forces fonamentals: l’electromagnetisme, la gravetat i les interaccions nuclears feble i forta. La mecànica quàntica és capaç d’explicar-ne tres. Totes aquestes forces són comunicades per una partícula especialitzada, però no hi ha cap partícula encarregada de transmetre la interacció gravitatòria. L’anomenat gravitó és ara com ara tan sols un concepte teòric.
La teoria de cordes proporciona una solució, perquè la vibració d’una corda determinada encaixaria, precisament, amb les propietats d’un gravitó, exempt de massa i que es mouria a la velocitat de la llum, igual que el fotó. Però la teoria de cordes és només una hipòtesi, no s’ha demostrat l’existència de cordes.
Després de milers d’anys, no deixa de sorprendre la gran similitud de la física actual amb les concepcions mitològiques orientals quan s’afirma –com una de les idees més avançades sobre l’origen de tot– que l’univers neix d’una fluctuació en el buit, què està dotat d’alguna mena d’estructura desconeguda. Les ones electromagnètiques apareixen i desapareixen constantment, partícules que existeixen i deixen d’existir, en una espècie de dansa primigènia a partir de la qual es constitueix el temps i la realitat que percebem.
Un nou món s’ha obert davant de l’ésser humà, i la seva comprensió va més enllà de l’enteniment empíric per convertir-se en una experiència totalitzadora, en un arravatament que integra la consciència i el món. Alhora, aquesta nova mirada connecta amb el rerefons mil·lenari i els misteriosos orígens de la cultura humana.
“El Buit universal és, i tota la resta està desproveït de realitat ontològica. Qualsevol que hagi comprès aquesta veritat —que és, abans de res, la veritat dels budistes madhyamaka, compartida en part per altres escoles — es converteix en Buda”.[6]
Es troben múltiples referències al buit en la cosmogonia hindú en el “Manavadharmashastra” que és el text més important referent al dharma. Tracta dels principis, lleis i normes pels quals es regeixen el cosmos i la societat humana.
“Per mitjà del samadhi, el iogui transcendeix els contraris i reuneix, en una experiència única allò que és buit i allò que desborda, la vida i la mort, el ser i el no-ser. Més que més: el samadhi, com tots els estats paradoxals, equival a una reintegració de les diferents modalitats d’allò és real, en una sola modalitat: la plenitud no diferenciada d’abans de la Creació, la unitat primordial. El iogui que aconsegueix l’asamprajnata samadhi realitza igualment un somni, que obsessiona l’esperit humà des dels començaments de la història: coincidir amb el Tot, recobrar la Unitat, refer la no-dualitat inicial, abolir el Temps i la Creació; i en particular, suprimir la bipartició d’allò real en objecta-subjecta”.[7]
——————————-
[1] Comentari de Miguel Alcubierre en la seva 3a conferència a l’UNAM, el 6 de març de 2018.
[2] El concepte “funció d’ona” ha produït molta controvèrsia. D’acord amb la visió de Richard Feynman, es tracta d’una funció complexa en l’espai de Hilbert, és a dir, un objecte matemàtic, no real. Per tant, no és res físic que pugui col·lapsar realment. El que ocorre és que la resolució del sistema no queda descrita en l’equació de Schrödinger.
[3] Frase de David Bohm
[4] Frase de Jhon Bell.
[5] Arnaud Spire. “El pensamiento de Prigogine. La belleza del caos”. Ed. Andrés Bello, Barcelona, 2000.
[6] Mircea Eliade. “Le Ioga, Immortalité et Liberté”. Ed. La Pléyade, Buenos Aires, 202.
[7] Ibíd., 104
