El gran salt de la física quàntica

Les batalles, les aventures, les erudicitats de la història de Catalunya i del món. En Guàrdia, amb Enric Calpena.

Durant el primer terç del segle XX, les aportacions d'un nombrós grup de científics van fer possible la irrupció de la física quàntica, una teoria que trencava la física clàssica acceptada durant segles. Més enllà de descriure el comportament de les partícules més petites de l'univers, com electrons, protons i fotons, el treball de Niels Bohr i de Werner Heisenberg, entre molts altres, va suposar un canvi de paradigma en la ciència absolutament revolucionari. La realitat deixava de ser una estructura fixa i universal, fonamentada en lleis immutables, i canviava una altra cosa. Aquesta descoberta col·lectiva va redefinir de tal manera els límits del coneixement que fins i tot alguns dels seus pares, com Albert Einstein i Max Planck, creien que era una teoria incompleta.

Molts dels principals autors d'aquesta disciplina van viure i treballar a Alemanya a l'entorn de les universitats de Berlín o de Göttingen i amb institucions com el Kaiser Wilhelm Institut en un context d'entreguerres i descens del nazisme. La mecànica quàntica va néixer com una resposta a fenòmens inexplicables i experiments que no encaixaven en la teoria que havia dominat Europa durant el segle XIX. L'any 1900, Max Planck va suggerir que l'energia no es podia emetre de manera contínua, sinó en quantitats anomenades discretes, uns paquets que serien anomenats quàntums d'energia, d'aquí quàntica. Al seu torn, el 1905, Albert Einstein va proposar que la llum, que fins aleshores es considerava una ona, podia estar composta per partícules. Vint anys després va sorgir un grup de científics joves que van capgirar aquestes bases. La física quàntica moderna va suposar una revolució generacional, un motiu conceptual en què els deixebles qüestionaven els mestres. Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger i alguns altres rebutjaven la física com un simple retrat visual del món. El principi d'indeterminació de Heisenberg identificava límits al que es pot conèixer i mesurar. El món quàntic no és una realitat fixa, sinó un ventall de probabilitats que es concreten en funció de l'observació. En paraules del danès Niels Bohr, la física quàntica no tracta de com és la natura, sinó del que podem dir-ne. Aquesta nova visió de la realitat va fer possible l'existència de transistors, d'ordinadors, de panells solars, de satèl·lits i de bona part de les tecnologies actuals.

Com és habitual, ens acompanya el doctor Josep Maria Solís Sabater. Benvingut. Hola, com va?

Doctor en Història, no en Física. En Història. I amb aquest programa he passat una mica de son perquè, clar, pensava, escolta, si jo la Física no era una assignatura que m'anava ni molt menys, m'ho he preparat, però estic content d'haver-ho fet per una raó, perquè he après coses i n'aprendré moltes més. I tant. Veient això, que ara m'ho apuntava davant del nostre convidat. O sigui, la quàntica és la matèria i l'energia a escala atòmica i subatòmica. És això? Vaig bé? Sí. Correcte. I aleshores em va fer molta gràcia, però molta gràcia que em va haver demanat més ajuts, fins i tot a nivell familiar, algú que hi coneix més. Que ho toca bé. I li dic, però escolta, això no és el d'Einstein? Diu, no, no. Diu, l'Einstein, fixa't si era una cosa revolucionària que alguns elements que li donaven les seves equacions, les seves fórmules, dubtava del que ella estava tirant endavant, malgrat que és veritat que no ho va avançar perquè els alumnes el van superar. I jo li vaig dir, els alumnes poden superar amb aquesta forma tan extraordinària I tan ràpida. Una ment universal. Estem parlant en una dècada, eh? Sí, sí, absolutament. I em van començar a dir tots els noms, que els uns te'ls has llegit, però que no saps què han fet. Entonces, aquesta és la meva.

A partir d'una qüestió fascinant amb la història d'aquest abans de la física quàntica, que és això que comentàvem de sortida. En tan pocs anys, quan la visió del món fins, per posar-ho fàcil, fins a 1900, és una visió que tots podem tenir una certa lògica, però dius, ostres, la llei de la gravetat, clar, costa molt de pensar-hi, però. Realment, si cau una cosa i s'accelera d'una manera determinada, que podem mesurar-ho, vol dir que hi ha un sistema de tracció, per tant, faig unes normes, deu ser així a tot arreu. Això és el lògic, pensar. Doncs a partir del 1900 et comencen a dir, sí, però no. De fet, la cosa va per un altre costat.

Dius, ostres, és impressionant, no és el que tu veus. I, a més a més, una cosa que és molt important d'aquesta reflexió de la gent que he consultat, no?, que em deien, diu, tu pensa que moltes coses que ara la humanitat podria millorar molt, que no totes les apliquem bé, possibilitaria una existència molt més rica, molt més feliç, o amb més recursos per tot el ser humà. I no ho fem.

Bé, ens ajudarà a fer-ho això el nostre convidat d'avui, que és en Dani Jiménez del Viag, divulgador científic prou conegut, director de CreaCiència i autor d'un llibre que acaba de sortir, o fa unes setmanes ha sortit, Univers Rebel, un viatge per la història de la quàntica, de Cossetania Edicions, que és un llibre molt interessant, molt entenedor, com tot el que fa en Dani Jiménez, i que val la pena de llegir. Benvingut a l'Enguàrdia.

Moltes gràcies. A vosaltres, soc uient habitual de l'Enguàrdia, per. Per tant, és un plaer, un goig, un gaudi poder estar aquí amb vosaltres.

Hem trobat l'oient i el convidem, que per fi ja tocava trobar-lo, l'hem trobat i, per tant, havia de venir, naturalment. En fi, explica'ns la física quàntica en 20 segons. Clar, és això.

Per un costat, com deia el professor Soleil Sabater, la quàntica és la branca de la física que explica com funcionen les coses més petites, però no el petit com la punta dels nostres cabells, no. Petit com els àtoms, com els electrons, com els fotons, com els neutrons. I com tu deies, és una física que és antiintuitiva i no quadra amb el món clàssic. Per tant, aquí tindríem una història. Per una altra banda, la física quàntica és la resposta a totes aquelles anomalies, tots aquells fenòmens que durant el segle XIX van anar apareixent i no es podien explicar. Allò que es deia discontinuïtat? Discontinuïtat, trencament de paradigma, anomalies, com diria Kant, que realment són molts. És a dir. Els historiadors de la ciència estem d'acord que si no hagués sigut Planck i Einstein que haguessin posat fil a l'agulla, alguns altres científics haguessin arribat. Einstein amb la relativitat s'avança 30, 40, 50 anys. És una teoria molt més avançada. En canvi, l'aquàtica estava allà. S'havia de poder explicar què passava amb la radioactivitat de Becquerel o s'havia de poder explicar què passava amb les franges de Fraunhofer. Perquè no hi havia explicacions racionals. Correcte. Això no davant d'un fenomen, nosaltres volem trobar una fórmula que el pugui explicar que és com s'havia fet fins aleshores que tu deies molt bé, llences una poma d'un metre i arriba una velocitat, llences una poma de 10 metres i has de poder tenir una fórmula per dir mira, arribarà a tal velocitat i més o menys encaixa doncs això durant el segle XIX havien aparegut molts fenòmens. El primer és un molt interessant de Fraunhofer que no es podien explicar. I aleshores comencen a explicar, Planck és el primer que comença a posar fil a l'agulla explicant la catàstrofe ultravioleta al cos negre. I aquí comença la primera part de la revolució quàntica que, com vosaltres heu dit a la introducció, el 1925 tindrà una revolució dins de la revolució, una contrarrevolució que diríem durant la revolució francesa, on els fills. Podríem dir que s'enfronten als pares. Com sempre ha passat a la història de la humanitat.

I com gairebé sempre guanyen els fills. Exactament. Per tant, les bases d'aquesta revolució i contrarrevolució posterior de la física quàntica es produeixen en ple segle XIX, perquè Frank Hofer, em sembla que és de principis del XIX.

En 1814, Frank Hofer. Fa una cosa tan senzilla i tan bonica com observar la llum del Sol, com ha fet Newton, com Newton la passa per un prisma i veu l'art de Sant Martí, veu els colors. Però Fraunhofer és molt bon experimentador, molt més bo que Newton, que era un fenomen, però era maldestre. I Fraunhofer, amb uns millors telescopis i uns millors prismes, veu una cosa sorprenent, i és l'art de Sant Martí, els colors de l'espectre electromagnètic, però amb 570 franges negres, 570 línies d'ombra. I durant 100 anys, no les podrà explicar ningú, perquè no tenien la base quàntica. Clar, o sigui, l'experiment del prisma

em sembla que tots l'hem fet a l'escola alguna vegada, però jo la 570.

Tu no les veus ni ningú? No les he vist. Perquè ho fem de manera gorullera, no? Poses un petit prisma. Sí, sí, ho veus de la paret, o amb un paper blanc. O a l'art pròpia de Sant Martí, que és una gota de llum que fa de prisma, però si això ho fas a nivell científic, ell ho feia amb un telescopi, colimava el fill de llum, amb un d'allò veia, i de fet ell ho va veure i ho va dibuixar amb unes imatges molt boniques, que hi havia unes ombres negres. Aquesta per mi és la primera de les anomalies. El primer fenomen quàntic, perquè això passa perquè l'emissió de llum és un fenomen quàntic que no es podia explicar. I torno a repetir, això es descobreix el 1814 i fins al 1913, Bohr, que explicarà l'estructura interna de l'àtom, ningú ho podrà explicar. Perquè ningú haurà començat aquesta nova pàgina o aquest nou llibre que serà la quàrtica.

Però en el cas de Fraunhofer, suposo que aquestes anomalies el devien xocar i devia intentar donar una explicació.

I tant, Fraunhofer, Kirchhoff, Bunsen, Maxwell Mestard, Boltzmann, termodinàmics i físics ho intenten, però els passa sempre el mateix, no acaben de trobar la fórmula que quadri amb les observacions. I amb aquesta lluita ja estem. Proven, com s'havia fet fins aleshores. Ah, exacte. Clar, és que s'havia fet sempre així. Correcte. Busquen quadrar una teoria matemàtica perquè quan després observen aquest mateix fenomen, però amb variabilitats, pugui explicar-se i no hi ha manera.

El salt és brutal, perquè clar, si tu fins aleshores a la història de la humanitat sempre ho has fet així, vull dir que si tu veus un fenomen que no pots trobar explicació i després hi trobes una fórmula que t'encaixa, vas provant fórmules fins que una encaixa, és el lògic. L'exemple.

Paradigmàtic que és el moviment de les estrelles o el moviment dels presos al voltant del Sol. És una mena de càlcul matemàtic molt complex, el cicle a l'epicicle, fins que arriba el senyor Copernic i tímidament diu, mira, jo diré que el Sol està al centre, tot i que és un artilogi matemàtic. No està al centre de res i li quadra, i aleshores a partir d'aquí canviem del geocentrisme a l'heliocentrisme i el món revoluciona i canvia, doncs una mica passa el mateix clar,

per tant, estem en un segle XIX que a més a més és un. Una època de grans salts científics, l'experimentació en el segle XIX és molt alta i, a més a més, comença a fer-se d'una manera. La ciència romàntica és una ciència molt més, que ja ve de l'il·lustració, molt més protocolària, es fan les coses intentant poder-se repetir, amb mètode científic, però, esclar, els hi falla. Per molt mètode científic, si una cosa no quadra, no quadra.

Hi ha una una història molt bonica, i és el món dels semiconductors. És a dir, vivim en l'era dels semiconductors. Els mòbils, els ordinadors, gairebé les pantalles tenen semiconductors. I els semiconductors, els diodes, els descobreix Faraday, a mitjans del segle XIX. Però com no té una base teòrica, descobreix el fenomen. Però no ho sap explicar. Així passo l'electricitat i fins aquí passa la corrent, però si pujo l'electricitat ja no passa. Però per què, senyor Faraday? Ni idea. Ho descobreix Faraday a Anglaterra, ho descobreix Max Braun a Alemanya, però cap dels dos té una base teòrica que permeti el que després serà la revolució dels semiconductors. I això passa perquè hi ha hagut un grup de senyors que ha explicat la teoria de bandes, que els electrons es col·loquen a les bandes més altes dels àtoms electrònics i, per tant, aleshores sí que podem controlar aquests àtoms i fer el xip de silici, etcètera, etcètera. Per tant, hi ha una relació molt important entre conèixer el fenomen, l'explicació teòrica i científica i l'aplicació tecnològica. El món avui és com és perquè descobrim i transformem la quàntica, però perquè l'hem entès abans teòricament. Això segons anava avançant el segle,

a partir de mitjans aproximadament del segle XIX, és quan es produeix l'anomenada Segona Revolució Industrial, on realment hi ha una aplicació molt directa a la ciència, no només la ciència pura, sinó una ciència molt dirigida cap a la tecnologia, cap a la millora. Ajuda i també destrueix, perquè les destruccions ecològiques que es fan a l'últim terç del segle XIX són la base del canvi climàtic actual,

perquè allò és I fixa't que encara la imatge de la ciència penja d'allà, d'aquesta idea de la ciència és meravellosa, solucionarà la vida, les indústries químiques, les indústries de l'electricitat. La pintura quedarà fixada,

els motors funcionaran i a la llarga funcionaran gairebé sense combustible, etc. Tot això. No et preocupis, que la ciència ho solucionarà. Però després no es mirarà les conseqüències. La quàntica també molesta en aquest moment, abans que et diguis quàntica, però en aquest terç final del segle XIX, quan hi ha aquest salt de la indústria tan brutal, aquestes anomalies que es van detectant, no els molesta a l'hora de produir?

No tant. Les anomalies en aquell moment són. Gairebé, o sigui, estan les anomalies, però els científics que les treballen, per exemple, Becquerel, Becquerel descobreix la radioactivitat. Fixa't què serà la radioactivitat durant el segle XX. És una revolució en si mateixa. Però la tindrà gairebé com una curiositat. No estaran encara en el corpus de l'electricitat, en el corpus de la termodinàmica. Termodinàmica és motor tèrmic, i en aquell moment és molt important, el motor tèrmic,

fàbrica de vapor, etcètera, etcètera. L'electricitat és la nova revolució. Al cap de molt poc temps, els combustibles, el petroli, etcètera, però és un procés, però va per aquí.

I aquestes anomalies que us deia, gairebé són curiositats. No va en contra, diguéssim, del mainstream científic de finals del segle XIX, principis del XX. Però suposo que hi ha

alguns científics que s'obsessionen precisament amb això, amb que allò no acaba de quadrar i que s'estan fent coses més per casual que, no, estic pensant en el mateix Planck. Vull dir que deuen dir sí, però no, això no acaba de quallar.

Clar, absolutament. El que passa és que aquí està la genialitat d'Einstein i de Planck de adonar-se que amb el camí habitual de pensar que la llum era una ona, com es pensava a l'època, no hi havia manera de solucionar.

Que sembla lògic. Que sembla lògic, clar. Una altra vegada ens trobem amb la mateixa.

Treballant-ho, intentant explicar l'efecte fotoelèctric com una ona, no hi havia manera. I molts científics de renom ho intenten, ho intenten, ho intenten. Clar, clar, perquè tu ho veus. I no hi ha manera. No sé que estic fent malament, però ha de ser així. Si tu penses que l'energia, quan la intercanvies, es fa de manera contínua, l'energia, quan s'intercanvia, és com paquetets, no? És com uns grans d'arròs, no? És com una aigua, com un fluid. No hi ha manera. I, per tant, durant dècades, efectivament, els científics ho proven i ho proven. Però hi ha un moment que la genialitat d'aquests personatges o la desesperació. Fan que canviïn el paradigma i que s'atreveixin a dir una altra cosa. Qui és primer, Planck o Einstein? Planck. Planck té, en contra del que ell mateix pensa, té la idea genial de dir, per poder solucionar aquest problema, l'única manera de trobar aquesta equació que em permet explicar el cos negre és dir que l'energia, quan l'intercanviem, és en forma de paquetets. De paquetets petitons.

No ones. O sigui, no és una continuïtat que té puges i baixes, per entendre'ns, sinó, diguem, que produeix una vibració, sinó que és d'una altra manera.

És d'una altra manera. El propi Planck ho fa servir com una artilogia matemàtica, com us deia, per aconseguir una equació que quadra amb l'espectre, diguéssim, del cos negre, i cinc anys més tard Einstein ja diu que això no és una artilogia matemàtica, Einstein és més abusarat, sinó que diu que realment la llum o l'energia quan s'intercanvia es comporta com un paquetet, com un corpuscle, com una partícula.

El que passa és que això no quadrava, diguéssim. Arqueologia matemàtica. Vol dir que és simplement com una ficció d'allò que ha de ser.

Com una equació perquè les dades experimentals, que les tenien i molt bones, quadressin amb una equació que ells podien anar calculant. Si tu a 300 graus tenies una emissió. Doncs a 600 havies de tenir una previsió de com emetria i necessitaves una fórmula i ell la troba, aquesta fórmula i quadra, però ell mateix no s'ho creu o no li agrada o li crinyola. I és Einstein, en canvi, el que li troba el punt. Einstein una miqueta més jove, amb una ment més oberta, és un personatge, diguéssim, més atrevit, més polivalent, més genial. Diu, no, no, no, això no és. I ja no explica el cos negre, sinó que explicarà l'efecte fotoelèctric, que és el principi que fa que quan l'ascensor passes no t'atropelli la porta, sinó que veus que passes i sobres. Per poder explicar allò, calia que la llum fos una partícula. Només es podia explicar si la llum era una partícula, era una cosa discreta, no era una ona. I aquí Einstein ho diu, i aquí començarà realment la història de la quàntica, començarà. Amb un xoc entre dues maneres de veure la llum. Hi havia científics que demostraven de manera unívoca que la llum era una ona i hi havia científics que demostraven de manera unívoca que la llum era una partícula. I comença a grinyolar tota la cosa.

Però tan important era, perdona la pregunta absolutament de poc nivell, però tan important era que fos una partícula o fos una ona?

La importància no serà si és una partícula o qui té raó, sinó què pot arribar a saber la ciència. La història de la quàntica és una història sobre l'epistemologia i l'ontologia de la ciència. Però això no té límit. Però fins aquell moment els científics pensaven que la ciència podria explicar de manera unívoca com era la natura. A partir de la quàntica ens adonem que el científic pot interpretar com és la natura, perquè realment la llum segurament no és ni una ona ni és una partícula. És una altra cosa que el nostre cervell reptilià amb tres dimensions no pot ni entendre. Depèn com la investiguis, depèn de l'experiment que facis, es comportarà com una ona i depèn de l'experiment que facis, es comportarà com una partícula. Però què és la llum? Deixa d'estar ja com objectiu del científic. L'objectiu del científic és explicar com es comporta la llum. Aquest és el salt, per mi, important d'aquesta baralla. És una baralla no tant sobre el que és, sinó què podem arribar a entendre. És un canvi de paradigma molt important.

Clar, recordem la revolució científica del segle XVII, per tirar més enrere, el que trenca no és tant el que descobreixen, que és una paraula que no hauríem d'utilitzar, però, en fi, utilitzem la que és pràctica, sinó la mentalitat. Fins aleshores, qualsevol coneixement ve de Déu, i a partir del segle XVII diuen, no, no ve de Déu, però Déu el que vol és que, és la base de l'il·lustració, Déu vol que nosaltres ho descobrim, l'il·lustració dirà, i que ho millorem, però no, fins aleshores és que ho descobrim, i que, per tant, diguéssim, Déu no ens ho ha d'explicar tot, i no tot ho podem deixar, oh, és que Déu ho vol així, sinó que hem de descobrir com funciona, perquè és la manera d'entendre el món com ho vol Déu, però aquest salt és el mateix. Exactament, és a dir.

Entendre o no entendre a Newton, que va passar els últims 20 anys de la seva vida absolutament amb un malestar, amb un contracor, perquè ell estava al Trinity College i estava en contra de la Santíssima Trinitat, i crema papers i papers que investiga al voltant de la religió perquè no li quadra això de la Santíssima Trinitat és no entendre la revolució mecànica, exacte. La idea de Newton de la poma està molt bé, però hi ha un canvi de paradigma. La poma no està clara. És igual, però ja està bé. En Robert Hooke, en la microscopia li passa el mateix. Ell fa aquest llibre on inventa el telescopi, o és un dels pares del microscopi, perdó, i fa uns dibuixos per demostrar l'existència de Déu. Encara que és un llibre científic fundacional del món de la microscopia. Per tant, amb la quàntica.

Filosòficament fa el mateix. Fa el mateix. Per molt que Descartes digui que era tan ateu, això no era ateu. Ell arriba per intentar explicar el que Déu no explica, diguéssim, o no vol explicar. Aquest és una mica el.

Per tant, tots aquests científics venen d'un arrel, que és l'arrel de, amb la ciència podrem entendre el món. I aquí la natura els diu, fins aquí. Fins aquí. Fins aquí.

El 7 d'octubre de 1900, a Berlín, Max Planck va convidar a sopar el seu col·lega Heinrich Rubens, que aquell mateix dia havia passat pel despatx de Planck per ensenyar-li els últims resultats experimentals sobre la radiació del cos negre. L'anfitrió es va posar a treballar amb les dades obtingudes per Rubens, i en pocs dies va trobar una fórmula que va presentar a l'Academia de Ciències de Berlín el 14 de desembre d'aquell any. Quan Planck va introduir el concepte del quàntum d'acció, primer anomenat element d'energia, ho va fer sobretot per fer funcionar les matemàtiques, no pas per emprendre cap mena de revolució. De fet, durant molts anys va intentar fer encaixar aquest quàntum en la teoria física clàssica. No funcionava. De tot plegat, en va parlar el seu discurs d'acceptació del Premi Nobel de Física el 2 de juny de 1920, dos anys després que li fos concedit al guardó.

Des del dia que vaig establir una nova fórmula de radiació, vaig estar ocupat en la tasca de trobar una interpretació física real de la fórmula. I aquest problema em va portar automàticament a considerar la connexió entre l'antropia i la probabilitat, és a dir, el tren d'idees de Boltzmann. Finalment, després d'unes setmanes de feina intensa, les més dures de la meva vida, vaig veure la llum en la foscor i una nova perspectiva inconcebible es va obrir davant meu. Com que una constant en la llei de la radiació representa el producte de l'energia i el temps, mentre es considerés infinitament petit, tot estava bé. Tanmateix, considerat de manera general, obria una bretxa en algun lloc o altre que es tornava més sorprenent com més febles i ràpides eren les vibracions considerades. Que tots els esforços per superar l'abisme aviat fracassaven, deixava pocs dubtes. O bé el quàntum d'acció era una quantitat fictícia, i aleshores tota la deducció de la llei de la radiació era essencialment una il·lusió que representava només un joc buit de fórmules sense cap significat, o bé la derivació de la llei de la radiació es basava en una sòlida concepció física. En aquest cas, el quàntum d'acció havia de tenir un paper fonamental en la física, i aquí hi havia quelcom completament nou. Mai sentit abans que semblava exigir-nos que reviséssim tot el nostre pensament físic, construït com estava des del moment de l'establiment del càlcul infinitesimal per Leibniz i Newton, en acceptar la continuïtat de totes les connexions causatives. L'experiment va acabar resolent que l'alternativa vàlida era la segona.

Estem aquí amb en Josep Maria Soler i Sabater i amb en Dani Jiménez Albiach parlant del gran salt que va representar el treball en física quàntica, sobretot a principis del segle XX. Josep Maria Soler, has entès això que hem de sentir? M'agradaria que si em pogués aterrar una mica. Per tu, eh? Li demanarem a ell que. No, per mi no, eh? Però ho fem per ell, allò que ho explica una mica. Dani Quimé, això que haguem de sentir, que és part del discurs del novel, hi ha coses que costa una miqueta, hem de dir, per alguns entendre.

Col·loquem primer el fenomen a nivell històric. El fenomen el descriu, el descobreix Kirchhoff. Potser us sona Kirchhoff de quan a l'institut estudies les xarxes elèctriques. Kirchhoff era un científic experimental molt bo, Però sobretot era un teòric brillant i ell comença a estudiar en el laboratori aquest fenomen, que és quan tu escalfes qualsevol objecte, imagineu-vos una cullera, o quan aties allò al foc, la cullera primer es posa una mica rojenca i després si ho segueixes escalfant es posa d'un color com blanc iridiscent. Estem d'acord, no? Aquest fenomen es podia reproduir de manera senzilla en un laboratori. Tu podies tenir una bola de metall i escalfar-la amb un monsen i veure aquesta llum que matia. Tenies uns espectròmetres, uns aparells que podies captar la intensitat d'aquesta llum. I aleshores aquesta llum que s'havia investigat i s'havia desenvolupat per diverses branques, què passava? Que quan estava molt calenta les dades no quadraven amb el que tenien que ser les equacions i aleshores es va encunyar un concepte històric o clàssic que és la catàstrofe ultravioleta. Amb molta energia, no quadren les dades amb el que tindrien que ser les fórmules. El cos negre, que ens pot semblar una cosa molt marciana, el cos negre, sempre que hagi de ser negre i no que el que sigui negre, és, per exemple, l'espectre d'emissió de les estrelles. Les estrelles, la llum que ens arriba, tot i que té tots els colors, nosaltres veiem el nostre sol de color grugós perquè el seu pic d'energia està en el color groc. Hi ha sols que són més vermellosos perquè estan més freds. I hi ha sols, o estrelles, que són més blavoses perquè estan més calentes. Però aquest espectre, aquesta fórmula que explica com irradia el sol, torno a repetir, el nostre sol emet el vermell, el verd, el blau, el groc, i entre tota la llum hi ha una que puja una mica, doncs és el groc. Doncs aquesta fórmula, aquesta gràfica, no acabam de trobar la fórmula que quadres. I aquí és on entra Planck, que la troba com deien, de manera una mica matemàtica, no pas fenomenològica. I aleshores, amb la fórmula de Planck, el cos negre quadra i funciona. I com us deia, després s'aplica, per exemple, a les estrelles, i ara podem saber la temperatura d'una estrella que està a 20 anys llum, per exemple, gràcies a aquesta equació.

Planck llegeix aquest discurs que hem sentit l'any 20, però llavors ja s'han produït moltes coses. Moltíssimes. És que és molt accelerat, això sí que és física de partícules, va de tota màquina. Un cop cap al 1900, poc, Planck està ja elaborant aquestes teories, Einstein els supera, com comentàvem.

Einstein, la idea del quanta li agrada i, per tant, l'aplica a un altre fenomen inexplicat, que és l'efecte fotoelèctric, que és, fonamentalment, quan arriba llum amb una planxa metàl·lica, això també emet llum, però no acabava de quadrar. Aleshores, si ho expliques com llum no funciona, si ho expliques com una ona sí que funciona, aquests electrons que sortien en una làmpara de rats catòdics es podien explicar perfectament. I a partir d'Einstein, que Einstein també és un bon divulgador, comencen a aparèixer molts altres científics que volen explicar totes aquestes anomalies que us explicava, que és des de la radioactivitat al fenomen de les ratlles negres de Fraunhofer, ho intenten explicar amb aquesta nova disciplina. Hi haurà, per exemple, De Broglie, hi haurà, per exemple, Bohr, hi haurà molts científics que començaran a agafar. Segurament el més destacat és Niels Bohr, que intentarà explicar com és l'àtom, però ara quànticament, i això serà cap al 1910, pocs anys després de la descoberta.

Això sorprèn molt, aquesta velocitat. Hem de pensar que estem just als anys anteriors, a la Primera Guerra Mundial, amb una gran tensió internacional entre les potències centrals, entre Alemanya, etcètera, que era una de les zones de ciència més importants, i les potències, diguéssim, occidentals, sobretot França i la Gran Bretanya, on es produïa també part d'aquesta ciència. Però sembla que l'intercanvi científic era molt obert. No hi havia un problema nacionalista de fons.

Després de la segona red mundial allà hi haurà un trencament i de fet una mica abans també hi haurà aquest èxode de científics que hauran de marxar d'Alemanya perquè els persegueix el nazisme però abans no, abans hi ha una transferència de coneixement sobretot en el bloc com tu deies alemany germànic amb Borges perquè hi ha l'esperança

que la ciència farà un món molt millor els pensen que la ciència també pot tenir aquesta utilitat destructiva absoluta.

En aquell moment no s'interpreta així encara, diguéssim, i menys la quàntica. La realitat és que aquests fenòmens quàntics s'aplicaran bélicament molt més tard. No hi ha aquesta idea. Hi haurà encara 20 anys més tard que treballar amb el tema de la bomba atòmica, etcètera, etcètera.

Amb aquesta visió del món una mica més ampla, no sé si és. Prou important lui de Brogli francès, encara que tingui aquest cognom italià, però que Brogli és Broglio. Sí, mai saps com acabo de pronunciar, jo dic de Brogli i no ho sé. Si és la francesa seria de Brogli, si és l'italiana de Broglio, no ho sé.

Suposo que s'ha de dir en francès, no?

La seva família era italiana, diguéssim. Ella era una família noble d'Itàlia, però vaja, sí.

Però és un personatge que, gran científic, però al mateix temps té un rerefons filosòfic diferent.

Sí, el que tu deies, diuen que ell estava fent de jovenet de radiofonista a la Torre Eiffel, que durant la Primera Guerra Mundial

era una antena de comunicacions. Per això els alemanys van intentar carregar-se'l, no ho van aconseguir, perquè la precisió de les bombardejos a l'època era molt baixa.

La primera emissió de la victòria dels aliats sembla que la rep ell. No sabem del ser si és veritat, però podria ser. Després de la Primera Guerra Mundial, ell, que anava cap a filòsof, es dedica a la física. Perquè el seu germà el Maurice era molt brillant a la física i com tenien tants diners, perquè era una família molt rica, tindran un laboratori propi, que això és un luxe. No està malament. Exactament, un luxe fantàstic. I aleshores de Broil, coneixedor de la feina d'Einstein i coneixedor d'aquesta disputa entre la llum, que és una ona o una partícula, va un pas més enllà. Diu, vale, la llum pot ser una ona i una partícula, i una partícula com un electró. Una partícula com un electró també es pot comportar com una ona. En aquell moment, això va publicar el 1920, diria. Just passada la primera guerra. Correcte. Es demostra, diria, el 24. Ell ho publica teòricament, però ho demostren a nivell teòric quatre anys més tard i allà està passant alguna cosa estranya, perquè no només és la llum, sinó la matèria, que també té aquest comportament dual d'ona i de partícula, no? I això serà, diguéssim, el tret de sortida, el 25 del que serà després la mecànica quàntica.

La llum ja entens que la discussió d'ona partícula o discussió o intuïcions d'un costat o de l'altre té un cert rerefons, perquè de llum tenim aquesta sensació que és inaprensible. I llavors el fet que sigui. Correcte, sí. La matèria no és inaprensible, la matèria és matèria. Per això es diu matèria. I per tant sí que és un salt molt important.

I segurament com passa amb la majoria de revolucions, ho fa un outsider, perquè és que igual que Einstein era un outsider, Einstein al 1905 treballava en una oficina de patents a Berna, de Broglie era un outsider. Més penjat que un ginjula. Correcte, no? Correcte, no? La ciència fonamentalment és Alemanya i ell, amb un laboratori propi a França, fa una revolució de la mida de la de Planck, perquè no és tan famós com Planck, no? Que és anar un pas més enllà, el que ningú s'atrevia a fer. I aquí, tant Schrödinger com Heisenberg, que són els pares de la mecànica quàntica, reconeixen les influències absolutes de De Broglie, d'anar un pas més enllà i ja no només parlar, com tu deies, de la llum, sinó de la pròpia matèria.

Com comentàvem, un científic i filòsof francès, Louis de Broglie, va aconseguir destacar, enmig de totes les aportacions dels físics alemanys i austríacs, els inicis d'aquesta física quàntica. En la tesi doctoral Investigacions sobre la teoria dels quàntums, presentada el 1924, plantejava la naturalesa dual de les partícules, una dualitat, una corpuscla. El treball era tan teòric i avançat que el Tribunal de la Universitat de la Sorbona no sabia com valorar-lo. Per acabar de decidir si l'aprovaven o no, un dels professors va proposar que fos un dels pares de la nova ciència qui els acabés d'orientar.

Senyors, ens enfrontem a un treball realment inusual. Què hem de fer amb aquesta tesi doctoral?

El que proposa aquesta alumna, Messie de Bois, és tan audaç com perillós. Sincerament, no sé si l'hauríem de provar.

Comparteixo els seus dubtes, professor. Ja era prou atrevit que l'Albert Einstein suggerís que la llum podia tenir una naturalesa corpuscular. Però és que ara aquest alumne planteja que altres partícules es poden comportar com si fossin ones. On anirem a parar?

Estem removent tots els fonaments de la física clàssica.

Entenc els seus raonaments, per descomptat. Però ja saben vostès que la ciència necessita aportacions agosarades per avançar, com les del senyor Planck i Einstein a inicis d'aquest segle. Doncs que siguin ells mateixos els que ho jutgin.

Què està suggerint, professor? De Broglie ha treballat sota la influència clara dels articles de l'Einstein, oi? Doncs deixem que Einstein tingui accés a aquesta tesi. A veure com li ressona. Molt bona idea.

Segur que ell ens sabrà dir si les teories d'aquest alumne li semblen encertades.

Exacte. Abans que aquest tribunal prengui una decisió, necessitem conèixer el veredicte del professor Einstein.

Com vostès diguin. Avui mateix li farem arribar el contingut d'aquesta tesi.

En Guàrdia, amb Enric Calpena.

Dani Jiménez. Per tant, el mateix Einstein va

ser qui va validar. Li va entusiasmar. Li va entusiasmar Einstein. És un científic que, per si sol, seria, evidentment, un dels més importants, però, a més a més, tenia molt bon olfacte per detectar la feina d'altres científics. No només és el cas de de Broil, sinó al llarg de la seva vida, altres científics, com Bose, que era un científic xinès, que li envia. Ai, xinès. O Indy, que li envia un article. Doncs ràpidament se n'adona que és important, no? S'anomena Penhai. Eimer també ho farà, etc. Correcte, és un científic que valida, valora altres científics, i que quan hi ha una idea nova i potent, doncs la posa, evidentment, al lloc que li correspon.

A partir d'aquest moment sí que ja arribem al salt. O sigui, hem estat fent petits salts, alguns molt importants, el de Planck, sens dubte ho és, Einstein, de Broglie, però ara sí que arriben els teòrics pares, encara que ja hem vist que tenien avis, de la física quàntica.

Sí, o sigui, nosaltres a la facultat aquest període del 1900 al 1925 l'anomenem la física quàntica i del 1925 endavant s'anomena mecànica quàntica, perquè el primer que començarà a fer que tot això grinyoli és Heisenberg, d'acord? Aleshores, Werner Heisenberg farà el que es diu la mecànica matricial, farà unes matrius. És una cosa matemàtica molt estranya, que no val la pena, però sí la idea de fons. I és, si nosaltres no estem veient el fenomen, no podem dir res d'aquest fenomen. Per tant, l'únic sentit que tenim de tractar el fenomen és quan el mesurem, que això trenca amb la idea del propi Einstein, que deia, si la Lluna no l'estic mirant, això ho deia Einstein, la Lluna està allà. Aleshores, el que dirà Heisenberg és, deixem de pensar què està passant quan l'electró gira volt al voltant del nucli, i només parlem de quan el mesurem, d'acord? Això farà que la pròpia mecànica matricial parli d'un principi d'incertesa. Ja la natura, l'univers, la física, deixa de ser determinista, com semblava que Newton, com Galileu, com el propi Einstein, creien de manera absoluta, i és una cosa probabilística. Tu, quan mesures, tens una probabilitat de trobar l'elector en aquest punt, i tens una altra probabilitat de trobar l'elector en un altre punt. Però aleshores tu dius, és que l'elector és una boleta que es va morant. Deixa de pensar-ho, això. L'elector és una ona de probabilitat que està convoltant en el nucli. No pensis en una boleta que està girant. No sempre és regular. No, no, no. El que estem parlant és que si ja no estem parlant d'ona i de partícula, sinó que és una altra cosa. Hi ha una ona de probabilitat home, però tu vols imaginar-te una boleta que gira imagina-te-la, clar o jo vull imaginar una ona imagina-te-la, però no és així l'únic que podem fer els científics és mesurar jo poso un detector, dic mira ara està aquí l'electro, perfecte, no? és una metàfora això, però. Ara estan allà, doncs hi ha una probabilitat d'un 1% que estigui aquí, hi ha una probabilitat d'un 1% que estiguin allà, però on està l'electro? No ho sabem. I aquest és el gran salt, introduir l'observador, ja no hi ha una separació entre l'univers i el científic que observa, per tant, quan l'observador mira, està modificant allò que mira. Perquè et fas que la funció d'una col·lapsi, i a banda d'això, hi ha un fenomen fonamental que és l'incertesa, la probabilitat, que això serà el pal de paller, la pedreta, que Einstein mai s'ho creurà, és la famosa frase, no Déu no juga al tau, la natura no pot ser zerosa, la natura no pot ser probabilística. I aleshores aquí, doncs, els joves.

Però clar, això va en contra també de la nostra experiència quotidiana. Sabem que determinats aparells que fem servir s'han basat en la mecànica quàntica, el típic és el microones, però tu amb el microones, quan penges el botó, li dius un minut, que si sents, no saps si sents què, però si sents, t'escalfa la llet, no? Sí, sí, sí. I tu no després dius, me l'ha escalfat poc o molt? Me l'escalfa només d'un costat, però no de l'altre. No, no, t'escalfa la llet. Per tant, trenca una mica aquesta probabilitat.

Nosaltres som una excepcionalitat. Nosaltres som el límit de la natura. Si vols dir que nosaltres hi posarem una aplicació física a la quàntica. O sigui, el món és quàntic. El que passa és que la quàntica, si t'he dit abans que és el món de les coses més petites, quan es fan molt grans les coses, no és que deixi d'existir, sinó tendeix a les lleis físiques clàssiques. D'acord? Aleshores, jo sempre explico el mateix exemple. Jo estic mesurant el món microscòpic amb nanòmetres, però ara tu, Enric, et pregunto, quant fas? Tu deus fer un 90 o un 80 i escaig. Un 87. Un 87, no? Sí, sí. Clar, tu no em diràs, jo faig 1.874.014 nanòmetres. No treballem en nanòmetres, no és pràctic. Doncs passa una mica el mateix. Aquests fenòmens quàntics, amb grans masses d'àtoms, amb energies molt grosses, amb distàncies enormes, que ho som. No és que no succeeixin, sinó que tendeixen a comportar-se de manera clàssica.

Clar. O sigui, tens una aparència de regularitat. Correcte. O sigui, no és.

No desapareix, eh? El món és quàntic. No hi ha la física clàssica i la física quàntica. El que passa és que els humans quàntics, quan els portem al límit, l'aparença és que és regular. No hi ha dos sistemes de mesura, el nanòmetre i el centímetre. És un únic, però quan tu treballes en grans de lloc,

treballes en quilòmetres, no?, Clar, però el salt de Heisenberg, que no serà l'únic que el farà, també canvia la perspectiva, perquè a partir d'aleshores és una mica, sona horrorós, però a partir d'aleshores el treball que han fet els altres científics, que no s'han basat en probabilitats, queda molt desacreditat. No sé si això va provocar mala maror.

Va provocar malamaró, jo sempre dic que és una mena de relació tòxica, és com irònic, perquè hem dit que Heisenberg és un dels pares de l'americana quàntica i l'altre pare és Schrödinger, que de manera independent explicarà o arribarà a la mateixa conclusió que Einstein, però amb una altra trilogia matemàtica. Que vols que no sabies si tenia un gat o no, no? Exacte, exacte. J.S. Rodinger, que és un dels pares de la mecànica quàntica, ell mateix no s'ho creu, i això moureà. El que passa és que després els joves i més joves acabaran aplicant la mecànica quàntica i, diguéssim, la interpretació de Copenhague, que com dèiem abans Bohr era danés i d'allà. I serà la que dominarà, però i tant crea un desencís, un desassoseg. Bueno, però alhora és l'avançament

de la ciència. Clar, absolutament. Perquè, clar, hi ha coses que has de rebutjar i coses que has de sumar, però sense aquest que

has rebutjat potser no haguessis sumat. Clar, clar, i penseu que la quàntica és una disciplina que treballa l'electrodinàmica quàntica amb 12 decimals significatius, 12. 12 és molt, eh? 12 és molt. Un GPS treballa amb 8 i detecta el centímetre. Amb 12 decimals, faries un moviment de la pestanya i allò ho detectaria. És una disciplina molt precisa, però que sigui precisa no vol dir que les seves bases tinguin la incertesa en el seu ADN.

Les idees trencadores introduïdes per Heisenberg i altres companys de la generació a mitjans dels anys 20 van despertar interès, però també recels en els pares de la quàntica, que eren uns 20 anys més grans. S'hi referien com la física dels joves. Un dels pocs veterans que els va donar suport va ser Max Born, de la Universitat de Göttingen. Al llarg dels anys, Born va debatre sovint amb el seu bon amic Albert Einstein sobre la idea que la quàntica s'havia de centrar en les probabilitats i en allò que es podia observar. Tots dos físics es comunicaven sovint per carta i en les diverses trobades que van mantenir.

El nou treball de Heisenberg sembla molt misteriós, però no tinc cap dubte que és veritable i profund.

Mira, Max, he tingut l'oportunitat de llegir-me aquest treball amb deteniment i no sé, no sé. No esperava menys de tu.

I a quina conclusió has arribat?

A veure, la teoria dona molt, és realment impressionant. Però una veu interior em diu que això no és tot. La teoria de Heisenberg ens acosta ben poc al secret del vell.

Continues referint-te a Déu en aquests termes? Tu sí que ets vell, Albert.

Trobo que és una definició molt encertada. En tot cas, estimat Max, estic convençut que el vell no juga als daus. No em trauràs d'aquí. Reconec l'èxit matemàtic i predictiu de les teories de Heisenberg, però no puc acceptar sense reserves la naturalesa purament probabilística de la mecànica quàntica.

¿Tan et costa de creure que el món no sigui determinista, malgrat tot el que la física moderna està descobrint? I el millor és que en bona part ho està descobrint a partir d'alguns dels teus treballs. Mira, saps que aprecio el teu esperit,

la teva claredat i la teva honestedat intel·lectual, però no comparteixo la vostra interpretació de la mecànica quàntica. T'has deixat envoltar de joves que t'estan omplint el cap amb idees que són, com a mínim, qüestionables, Albert.

Tu també vas tenir 20 anys algun dia, i no fa bastant. Digues el que vulguis, amic meu.

Des de l'afecte que tinc, em sembla que hem deixat de descriure el que és i només parlem del que pot ser.

Si vols un consell, estigues oberta a les noves idees. Mentre ens quedi amb forces, seguirem discutint sobre la naturalesa de la realitat. Al capdavall, aquesta és l'essència de la ciència, oi? Pensar diferent sense deixar d'escoltar. Hi estic d'acord.

Però ara ens en podem anar a dinar. Segur que la quàntica podrà sobreviure sense els nostres debats durant un parell d'hores.

Això és Anguàrdia.

Per tant, Dani Jiménez, pel que acabem de sentir i pel que portem parlant tota aquesta estona, els anys 20 està bullint aquesta revolució claríssima. Però els anys 20, i a més a més Alemanya, no són uns anys senzills. Està a punt, l'any 33 entrarà en els nazis, però ja abans ho estan passant molt malament i està molt complicat. Einstein, de fet, acabarà marxant perquè se sent amenaçat, etcètera, etcètera, etcètera. Sembla que la guerra pot tornar a esclatar, de fet ho acabarà fent. Etc. Com es vivia això? D'una banda una revolució d'aquest tipus, d'una altra banda aquesta pressió brutal que devia haver-hi en l'entorn social.

Molt amb la idea del que va passar amb la societat, és a dir, la quàntica és un exemple de científics com Einstein que han d'emigrar, científics com Pascal Jordan que és un nazi convençut. Científics com Heisenberg que juga l'ambivalència o científics com. En català es diu la puta i la Ramoneta.

O aquella expressió, no? Com gent tan intel·ligent poden defensar idees tan bàrbares.

En la història de Catalunya, en la història d'Espanya, en la història del món. Absolutament. I, de fet, és un tema que, si vols, l'altre dia en parlem. Per exemple, la possibilitat de la creació de la bomba atòmica per part dels alemanys és un tema interessantíssim des del punt de vista històric, que li encarguen a Heisenberg, que Heisenberg diu que podrien però no ho van voler, que se'ls enduen a una granja a Anglaterra per investigar-los. És a dir, passarà una mica com la societat. El que és una realitat és que el pol alemany, que era sense cap mena de dubte la quàntica, era una disciplina que havia nascut a Alemanya, després de la Segona Guerra Mundial es moure. I anirà cap als Estats Units, i anirà cap a Anglaterra, i anirà cap a França. És un error estratègic de Hitler, evidentment, no mantenir la ciència alemana on estava, que era un lloc capdavanter, sense cap mena de dubte, i la Segona Guerra Mundial fa que molt talent, tu has dit Einstein, Einstein, Oppenheimer, molts científics se'n van als Estats Units, ja no tornen, i serà el germen que als Estats Units es converteixi en la potència científica que avui en dia encara ho és.

Tot i així, abans de l'arribada del nazisme, però quan ja està bullint la cosa, no nascut ni el partit nazi, però, en fi, si apropa, es produeix una cosa molt curiosa, que és que el senyor Solvay, que és un belga que fabrica planxes, si no m'equivoco, productes químics també, fa una mica de tot, és un industrial de primer ordre, és un home apassionat de la ciència i que convoca uns congressos, que paga ell de la seva butxaca, en un palau, el Palauet Solvay, que està al ple cor de Brussel·les, al costat del Parlament Europeu, i on convoca tota aquesta gent a discutir. I, esclar, això és fantàstic, perquè hi ha una famosa foto de l'any 27, on surten tots els científics, tots aquests que hem dit, i uns quants més, i Marie Curie i d'altres, surten retratats que han estat tres dies discutint allà, i allà és on realment. No és que es tanqui el problema del salt, però sí que es concreta tota aquesta revolució. Absolutament.

Com tu dius, els congressos Solveig normalment tenen un tema central, en aquella època els ponents o els científics feien una ponència i després es comentava, i en aquella època es parla en aquest congrés d'ara quàntica, com no podia ser d'una altra manera. I Einstein, que segurament ja un científic o el més important o molt important, troba un altre científic de la seva mida, que és Niels Bohr, Niels Bohr, a diferència dels joves, no? Ho deies abans, Heisenberg, però hi ha Pauli, hi ha d'altres científics, no s'acaben d'entrevir-se a enfrontar-se a Einstein, però Bohr sí que s'entreveix, i aleshores hi ha unes discussions que estan totes recollides, on, podríem dir, fan això que a ells els agradava molt, que eren els Gedanken Experiments, experiments mentals, que posen una situació a límit, no? Llavors Einstein posa la situació a límit i Bohr li respon, Bohr posa una altra gent que experimenta i Einstein li respon. La realitat és que Einstein i Bohr no es posen d'acord sobre la natura de l'univers. Com us deia abans, Einstein morirà pensant que la natura ha de ser determinista i Bohr i els de l'escola de Copenhague, de la interpretació de Copenhague, defensaran que la natura és probabilística. Avui en dia nosaltres treballem amb aquesta estructura o aquesta interpretació de Copenhague. Però serà interessantíssim veure aquestes dues interpretacions del món sota el paraigua, és com tu dius, d'uns congressos que es repeteixen però no

en aquell nivell i tant. Com aquest programa no és quàntic, hem arribat al final del temps, allò arriba al final marcant, no tenim més temps. No podríem acceptar la cosa probabilística i avui fer una hora i mitja, sí. No sé si després, potser la direcció de Catalunya Ràdio no és quàntica, i som nosaltres que ho som. Dani Jiménez, moltíssimes gràcies per haver vingut a explicar-nos, que és una de les moltes coses que explica en el seu llibre, Univers Rebel, un viatge per la història de la quàntica, que ha publicat amb Cossetani Edicions. Moltíssimes gràcies.

Moltes gràcies a vosaltres. Josep Maria Sola i Sabater. És bo que pensem en aquestes coses d'una forma seriosa i profunda, en referència a les possibilitats que dona la ciència per mils de coses, perquè ho tenim cada dia. Això és l'enguàrdia, o no?

Direcció i realització, Enric Calpena. Assessorament històric, Josep Maria Soler i Sabater. Guió, Josep Maria Bunyol. Producció, Pilar Ràzquin. Tècnics, Francesc Cotillas i Josep Lluís González. Montatge musical, Francesc Cotillas.

I amb les veus de Xavier Martín, Xavier Pujol, Marc Lobato i Albert Cortés.

SENSE ÀUDIO PARLAT