LA PORTA DELS TRES PANYS. ES POT DIVULGAR LA FÍSICA QUÀNTICA?

Els Reis de 2012 m’han portat el llibre “La porta dels tres panys“, de Sònia Fernández-Vidal, traducció al català de l’original castellà, i editat per La Galera (4ª ed, 2011). Quan el rei d’Orient el va anar a buscar a la llibreria i va preguntar per un llibre de divulgació de la física quàntica per a adolescents, a la llibreria no sabien de què els parlava, i quan el rei va dir l’autora, inmediatament van reconèixer-lo i van dir que era “entre les novel•les juvenils“.

L’autora (1978), doctora en física, experta en quàntica, vol apropar la realitat de la física quàntica al no expert, i escriu una novel•la “per a adults, però escrit en llenguatge per a nens“. L’objectiu, doncs, és la divulgació de conceptes bàsics, bàsics en el sentit de fonamentals. Pot divulgar-se la física quàntica? Ara entraré en un terreny del que no en sé prou, I que no entenc prou. Però en parlo, potser amb la inconsciència dels ignorants.

Jo divulgo per facilitar la comprensió. Però, què és comprendre? Per a mi, és interioritzar idees, i a partir del moment en que les assimiles téns una forma d’interpretar la realitat més completa i rica que abans. Has comprès un concepte quan el pots explicar sense escriure cap equació. Em va plaure escriure, ja fa uns anys, un article divulgador de l’entropia, concepte obscur. Allà pretenia explicar aquest concepte amb l’estratègia, que crec correcta, de fer veure per què ha calgut inventar un concepte tan abstracte. Invito el lector a llegir-lo.

Però la física quàntica no va igual. La primera aproximació a la física quàntica és la de enumerar la col•lecció de partícules elementals. La matèria està formada per molècules, àtoms i ions, que són nuclis i electrons disposats de diferents maneres. I els nuclis estan formats per protons i neutrons. I ambdós estan formats per tres quarks cadascun. Quarks i leptons (electrons, neutrins, …) són els constituents últims de la matèria, avui per avui no descomposables en partícules més elementals. Fins aquí, una aproximació clàssica, del gran al petit. Cap novetat.

Ara ho compliquem. Partícules i objectes estan units per forces: gravetat, electromagnetisme, força nuclear forta i feble. El model estàndard afirma que cada força és transmesa –el que vulgui dir això- per una partícula, per un bosó (gravitons, fotons, gluons, bosó de Higgs…). Encara no s’han trobat tots. Aquesta idea de forces degudes a bescanvis de partícules és menys intuitiva, però pot arribar a ser acceptable si ens imaginem els bosons com a adhesius peculiars. Fals, però com analogia ja ens val.

El problema ve després. La física quàntica ens porta a un món on les coses són i no són, una partícula és també una ona, els gats són vius i morts alhora dins de la caixa, un dau marca tots els números alhora si no l’estem observant, és impossible precisar més enllà d’un límit els valors de paràmetres d’una partícula, les partícules estan entrellaçades a distància sense que es comuniquin entre elles… Tot plegat són fenòmens sense analogia amb la realitat quotidiana, que fa molts anys que s’estudien, dels que hi ha resultats experimentals, i que tenen diverses interpretacions teòriques, algunes molt especulatives.

El mateix tipus de dificultat de comprensió es va donar amb les teories de la relativitat: la velocitat de la llum com a límit absolut, temps i espai com a dimensions equivalents, contracció o dilatació del temps, corbatura de l’espai, augment de la massa dels cossos amb la velocitat, equivalència massa-energia… Fenòmens no quotidians i no intuitius, de difícil acceptació inicial. I ja fa quasi cent anys que se’n parla.

Cal explicar-ho, tot això? A primària, a ESO, a batxillerat? Què vol dir “explicar-ho“? Per a mi, aquí radica el tema. Jo penso que, al nivell que sigui, cal descriure primer els fets experimentals. Es mesura la velocitat de la llum i resulta que sempre ens dóna el mateix valor. Això és un fet. Hi ha experiments d’entrellaçament. Són fets. Hi ha mesures de dilatació del temps. Són fets.

Penso que es pot entendre i acceptar que, en circumstàncies llunyanes de la realitat quotidiana, els fets poden ser estranys: a temperatures de -200ºC les fulles de les plantes es tornen fràgils, o el cautxú es pot polvoritzar, o es pot donar l’efecte de levitació magnètica. Són fets experimentals.
Un altre nivell d’explicació, molt més complex, és la interpretació teòrica dels fets, és a dir, la comprensió en el marc d’una teoria. I aquí normalment cal un canvi d’òptica, perquè les eines habituals no solen ser-nos útils, perquè les teories habituals que tenim acceptades no són vàlides per a fenòmens que es donen en els límits. A nivell elemental caldrà fer servir analogies elementals, no per explicar els fenòmens, sinó per acceptar que una altra visió és possible. Ja fa més d’un segle, el llibre Planilàndia, d’Abbott, ens proposava que ens imaginéssim un país totalment pla –Planilàndia– amb habitants i objectes plans, i que portem un ésser de l’univers pla de l’interior d’un recinte tancat a fora aixecant-lo per l’espai. L’ésser pla constataria que ha sortit d’un recinte tancat, però no comprendria com ha passat. Doncs la mateixa sensació de sorpresa i incomprensió tenim nosaltres per acceptar la quarta dimensió. Aquest exemple no explica la quarta dimensió, però ens permet entrellucar la nostra limitació per comprendre, però la necessitat d’acceptar que som limitats i que altres dimensions són possibles, ni que no les poguem visualitzar. Doncs el mateix amb els fenòmens quàntics o relativistes.

Tornem al llibre. L’autora es queda en la primera etapa, la d’enumerar fets. Fa passar el protagonista per un món on els fenòmens quàntics es visualitzen a escala humana. El protagonista es va admirant del que veu i experimenta, de la mateixa manera que Alícia s’admira del que veu i experimenta en els seus viatges al País de les Meravelles i a l’altre costat del mirall. Robert Gilmore, el 1995, va escriure “Alice in Quantumland“, on Alícia es redueix a la mida d’un electró –sense deixar de tenir forma humana…- i viu alguns dels insòlits comportaments dels electrons. El llibre que comentem s’hi inspira, òbviament, però amb l’aproximació contrària, i amb un to més novel•lesc.

Només fa una tímida aproximació a la comprensió en un parell d’ocasions, per la via de l’analogia. En una entrevista l’autora diu que “els nens acceptaran amb tota naturalitat la física quàntica com ara saben que la Terra és rodona; això és una cosa que no hauria entès de cap de les maneres un personatge de l’antiga Roma, per a qui la Terra era plana“. Aquesta idea surt al llibre, però al meu entendre és massa simple. Un romà potser no imaginava que la Terra és rodona, però sabia què és una esfera perquè en té l’evidència quotidiana. En canvi, cap de nosaltres ha viscut l’experiència de l’entrellaçament o de la superposició. Les analogies dels bessons amb vivències a distància similars, o de l’amor entre persones, es mantenen al nivell d’analogias o, màxim, de fets, no d’explicacions…

A l'esquerra, Alice in Quantumland parlant amb electrons. A la dreta, Niko i els seus amics viatjant en un accelerador de partícules.

Com explicar-ho, doncs? Al meu entendre, cal partir de la realitat més real i quotidiana. Cal tenir una llista de realitats quotidianes basades en el desenvolupament de la física quàntica (no només l’efecte fotoelèctric, que ja hi era abans): electrònica d’estat sòlid, GPS’s, criptografia quàntica , microscòpia d’efecte túnel, etc. I, a partir del seu estudi, anar cap als fets, cap als fenòmens físics bàsics, i finalment, presentar, si s’escau, les interpretacions teòriques. Res de nou en didàctica, només que aplicada a noves branques de la ciència.

Perill: les idees de la física quàntica van caient en mans de moviments socials tipus New Age. Des del llibre The tao of physics (Fritjof Capra, 1975). que aquest fenomen es dóna, però ara més que abans: la pel•lícula What The Bleep Do We Know? (“Y tu qué sabes“) transita per la fina línia entre ciència, metafísica, especulació i esoterisme, i ha estat un èxit de taquilla als USA. El pas següent ja s’ha donat: Entre les teràpies alternatives ja hi ha la sanació quàntica. Només cal mirar pel carrer, o buscar per la xarxa, per trobar-ne centenars de referències. Podria ser una sortida professional…