Introducció

Es parlarà aquí de l’imperceptible, de l'espai, el temps,... Del món que hem anat entenent o no, dels fotons que no veiem, de la immensitat, del més petit de tot a l'ínfim, de les explosions i de la falta de quietud.

El món d’imperceptibles que hem anat deixant d’entendre

El món que percebien els nostres avantpassats fins fa ben poc era un món ple de colors, sons, olors i sensacions directes del seus sentits. El podem gaudir encara quan sortim a la natura. La tranquil·litat, la remor de l’aigua, la carícia de l'aire, el cant dels ocells, etc. I això ha estat així des de que existeix la humanitat.

Posteriorment han anat apareixent diferents maneres d'entendre el món. Han sorgit la premsa, la radio, la televisió i, finalment, el telèfon mòbil i Internet.

Tot plegat ha aportat diferents percepcions de la realitat del món. La principal diferència rau en que la visió directa del món natural no enganya. És tal qual es percep. En canvi, cada cop més, la informació que ens aporta la nostra percepció del món i de la seva realitat és més manipulada i menys objectiva, més desconeguda. Fins arribar al màxim de desinformació o d’informació tòxica que poden suposar les actuals xarxes socials.

A més, en el món actual hi ha molts fenomens que observem però no percebem realment. S’escapen als nostres sentits i sovint al nostre enteniment. Només en veiem les conseqüències. Un exemple podria ser el comandament a distància. Prenem un botó i succeeixen accions en el televisor, en l’aire condicionat, les llums, etc. Altres exemples són com funciona Internet, el telèfon mòbil, el GPS, etc.

Per la major part de la gent el món cada cop és més misteriós i fet d’imperceptibles. No sabem perquè funciona la major part del que ens envolta, malgrat que observem sense cap sorpresa que realment funciona. Ens hem acostumat, de mica en mica, a acceptar l’imperceptible.

Els fotons transparents

Tots hem observat alguna vegada un arc de Sant Martí. Al fer-ho percebem immediatament que ha plogut fa poc. Potser sabrem també que es forma per la difracció de la llum blanca del Sol en les gotetes d’aigua de la pluja. Però no podrem percebre la llum infraroja ni la llum ultraviolada que potser en aquell mateix moment estan percebent altres animals que el veuen en el mateix instant.

Els colors que percebem com a reals no ho són de fet. Depenen de l’òrgan dels sentits o de l’aparell que els registra. El color és únicament l’efecte de la interacció entre la matèria i la radiació electromagnètica que la il·lumina. Radiació formada per partícules, els fotons invisibles, que conformen el camp electromagnètic en forma d’ona.

L’ona electromagnètica

La radiació electromagnètica forma un continu des de freqüències molt petites fins a freqüències enormes. L’amplada de la ona electromagnètica és inversament proporcional a la seva freqüència. És a dir, com més baixa és la freqüència més gran és la longitud d’ona i menys energia transporta.

Les ones de baixa freqüència ho són de 1 a 10⁵ Hz (o inferiors) i transporten una energia de 10^-5 a 1 nano-eV (o inferior). Amb longituds d’ona de l’ordre de fins a 1 segon-llum o superiors.

Les ones d’alta freqüència són més energètiques i, per tant, més perilloses per la salut. La seva energia pot arribar a l’ordre dels giga-eV o superior, amb longituds d’ona inferiors al fentòmetre (10^-15m). Els fotons, les partícules imperceptibles que conformen tota mena de radiació electromagnètica, actuen aleshores com a petits projectils que ens travessen i ens destrueixen els teixits.

Les ELF

Les ELF (Extremely Low Frequency) són ones electromagnètiques de freqüència extremadament baixa. Són una forma de radiació electromagnètica que es troba en el rang de freqüències de 3 a 30 hertz (Hz). Aquestes ones tenen una longitud d'ona molt llarga, que pot ser de centenars o milers de quilòmetres.

Són generades de forma natural a la Terra, com ara els senyals produïts per fenòmens atmosfèrics com els llamps i els tremolors de terra. També es generen artificialment per mitjà de tecnologies humanes, com ara les transmissions de comunicació subaquàtiques i les activitats de l'equipament militar.

Una aplicació important de les ELF és en la comunicació submarina, ja que aquestes ones poden penetrar l'aigua més profundament que les ones de freqüència més alta. Això permet la transmissió de dades i la comunicació amb submarins i altres embarcacions subaquàtiques. Les ELF també s'han utilitzat en experiments científics per estudiar la ionosfera i l'activitat electromagnètica de la Terra.

Cal destacar que les ELF no són considerades perjudicials per a la salut humana en els nivells en què normalment es troben. No obstant això, s'han plantejat preocupacions sobre els possibles efectes en la salut dels treballadors exposats a ELF de manera crònica en algunes ocupacions especialitzades, com ara els treballadors de les centrals elèctriques i les comunicacions subaquàtiques.

Les VLF

Les VLF (Very Low Frequency) són ones electromagnètiques de freqüència molt baixa. Són una forma de radiació electromagnètica que es troba en el rang de freqüències de 3 a 30 kilohertz (kHz), és a dir, una freqüència més alta que les ELF.

Tenen una longitud d'ona més curta que les ELF i es caracteritzen per poder penetrar en l'aigua i en altres materials conductors millor que les ones de freqüències més altes. Això fa que les VLF siguin útils per a diverses aplicacions, com ara la comunicació submarina i les transmissions de llarg abast.

Una aplicació important de les VLF és en la comunicació amb submarins. Les ones VLF poden penetrar l'aigua a profunditats considerables, permetent la transmissió de missatges a submarins situats sota la superfície marina. A més, les ones VLF es poden propagar a través de la ionosfera, rebotant-hi i permetent la comunicació a llarg abast, fins i tot a distàncies de milers de quilòmetres.

També s'utilitzen en altres àmbits, com ara la investigació científica, la navegació i el seguiment de vehicles i objectes. No obstant això, les transmissions VLF poden ser afectades per factors ambientals, com ara condicions atmosfèriques i interferències electromagnètiques, la qual cosa pot limitar-ne l'eficàcia en certs escenaris.

En termes de salut humana, les ones VLF no s'han associat amb efectes nocius importants en els nivells de exposició típics. No obstant això, sempre s'han de prendre precaucions per garantir una exposició segura als camps electromagnètics i complir amb les regulacions i els límits establerts per aquesta freqüència.

Les ones de radio

Les ones de ràdio tenen freqüències inferiors a les de la llum visible, generalment oscil·lant entre uns pocs hertz (Hz) fins a diversos gigahertz (GHz). Aquesta àmplia gamma de freqüències permet la transmissió de senyals de ràdio per a diverses aplicacions, com ara la radiodifusió, les comunicacions mòbils, la televisió, la radar i moltes altres.

Una característica clau de les ones de ràdio és la seva capacitat per propagar-se a grans distàncies i per travessar obstacles com edificis i vegetació. Això és possible gràcies a la seva baixa freqüència i la seva capacitat per refractar-se i reflectir-se en l'atmosfera terrestre.

Són generades per transmissors de ràdio, que converteixen senyals elèctrics en ones electromagnètiques. Aquestes ones són captades per receptors de ràdio, que converteixen les ones en senyals elèctrics que es poden interpretar i reproduir com a so, imatge o dades, segons l'aplicació.

Les ones de ràdio han revolucionat les comunicacions a distància, permetent la transmissió d'informació a llarg abast de manera eficient. Avui dia, són àmpliament utilitzades en diverses àrees com la radiodifusió (radio AM/FM), les comunicacions mòbils (telefonia mòbil), les comunicacions via satèl·lit, les comunicacions sense fils, el WiFi i moltes altres aplicacions tecnològiques.

Les microones

Les microones es troben en el rang de freqüències de diversos gigahertz (GHz) fins a alguns centenars de gigahertz. En el rang de freqüències més alt dels sistemes de ràdio, just per sota de la banda de les ones infraroges en l'espectre electromagnètic.

Reben aquest nom perquè tenen una longitud d'ona més curta que les ones de ràdio convencionals, però més llarga que les ones infraroges. La seva longitud d'ona típica és d'aproximadament 1 mil·límetre a 1 metre.

Són àmpliament utilitzades en una gran varietat d'aplicacions tecnològiques i industrials. Algunes de les seves aplicacions més conegudes són:

• Comunicacions sense fils. Són utilitzades per a la transmissió de dades en sistemes de comunicació sense fils com el WiFi, les xarxes de telefonia mòbil i els enllaços de satèl·lit.
• Forns de microones. Els forns de microones utilitzen ones electromagnètiques de freqüència de microones per generar calor i cuinar els aliments. Les microones interactuen amb les molècules d'aigua, produint calor per escalfar els aliments de manera ràpida i eficient.
• Radar. El radar fa servir microones per detectar i mesurar la distància, la velocitat i altres propietats d'objectes remots. És utilitzat en àmbits com la navegació aèria i marítima, el control de trànsit aeri, la meteorologia i l'estudi de la Terra.
• Imatge per satèl·lit. Els satèl·lits utilitzen microones per obtenir imatges de la Terra, ja que poden penetrar les núvols i obtenir dades en diferents condicions meteorològiques.
• Medicina. En medicina, les microones són utilitzades per a l'escalfament tissular, com en la teràpia d'hipertèrmia per tractar tumors malignes.
• Comunicació per fibra òptica. Les microones també s'utilitzen per a la comunicació a través de fibra òptica, ja que les senyals de llum es poden modular en freqüències de microones per a la transmissió de dades a llarg abast.

La radiació infraroja

De freqüència inferior a la llum visible, per sota del color vermell en l'espectre electromagnètic. Aquesta radiació té una longitud d'ona més llarga que la de la llum visible, oscil·lant aproximadament entre 1 micròmetre (μm) i 1 mil·límetre (mm).

És generada per objectes que emeten energia tèrmica o calor. Tots els objectes amb una temperatura superior al zero absolut (-273,15 graus Celsius) emeten radiació infraroja. A mesura que la temperatura augmenta, l'objecte emet més energia en aquesta banda de longitud d'ona.

Hi ha tres categories de radiació infraroja, basades en la seva longitud d'ona:

• Infraroig proper (NIR). Té una longitud d'ona de 0,75 a 1,4 μm. Aquesta és la part més propera a la llum visible en l'espectre infraroig. És utilitzada en aplicacions com la fotografia infraroja i la comunicació òptica.
• Infraroig mitjà (MIR). Té una longitud d'ona de 1,4 a 3 μm fins a 25 μm. Aquesta banda és absorbida per molècules d'aire i vapor d'aigua, i és utilitzada en aplicacions com la teràpia amb làser, els sistemes de visió nocturna i la detecció d'incendis.
• Infraroig llunyà (FIR). Té una longitud d'ona de 25 μm fins a 1 mm. Aquesta banda de longitud d'ona és utilitzada en aplicacions com el control remot, els sensors de temperatura, la teràpia de calor i les càmeres termogràfiques.

La radiació infraroja té diverses aplicacions pràctiques. S'utilitza en termografia per a la detecció de pèrdues de calor en edificis i en l'anàlisi tèrmica de materials. També és utilitzada en la indústria per a la detecció de gasos, en aplicacions de visió nocturna, en càmeres infraroges per a seguretat i vigilància, i en la teràpia mèdica com a font de calor per tractar lesions musculars i dolor.

La llum visible

La llum visible és la radiació electromagnètica que és perceptible per l'ull humà. Abasta les longituds d'ona compreses aproximadament entre 400 i 700 nanòmetres (nm).

L'espectre visible de la llum està compost per diferents colors, que van des del violeta (amb longituds d'ona més curtes al voltant dels 400 nm) fins al vermell (amb longituds d'ona més llargues al voltant dels 700 nm). Els colors de l'arc de Sant Martí, per exemple, són un resultat de la dispersió de la llum visible per partícules d'aigua en l'atmosfera.

És generada per diverses fonts, incloent la radiació del Sol, llums artificials com bombetes i làsers, així com reaccions químiques i fenòmens luminescents. Aquesta llum és captada per l'ull humà, específicament per la retina, on es converteix en senyals elèctriques que s'envien al cervell per al processament visual.

És essencial per a la percepció visual del món que ens envolta. Els diferents colors de la llum visible són interpretats pel cervell com informació sobre l'entorn i els objectes. A més de la visió, la llum visible juga un paper important en l'expressió de colors, l'art, la fotografia, la il·luminació i moltes altres àrees.

La radiació ultraviolada

És una forma de radiació electromagnètica amb longituds d'ona més curtes que la llum visible, oscil·lant entre aproximadament 10 nanòmetres (nm) i 400 nm. Es troba just per damunt de la llum violeta en l'espectre electromagnètic.

L'espectre de la radiació ultraviolada es divideix en tres categories principals segons la seva longitud d'ona:

• Ultraviolada pròxima (UVA). Té una longitud d'ona de 315 a 400 nm. L'UVA és la forma més suau de radiació ultraviolada i representa la major part de la radiació UV que arriba a la superfície de la Terra. És menys intensa que la resta de categories i pot penetrar més profundament en la pell. L'UVA està present en la llum solar i en les làmpades de bronzat artificial.
• Ultraviolada mitjana (UVB). Té una longitud d'ona de 280 a 315 nm. L'UVB és més energètica i més perjudicial per a la pell que l'UVA. La major part de la radiació UVB és absorbida per l'atmosfera de la Terra, però una petita part arriba a la superfície. L'exposició a l'UVB està relacionada amb l'aparició de cremades solars, danys a l'ADN i risc de càncer de pell.
• Ultraviolada llunyana (UVC). Té una longitud d'ona de 100 a 280 nm. L'UVC és la forma més energètica de radiació UV i és molt perjudicial per als éssers vius. La major part de l'UVC és absorbida per l'atmosfera i no arriba a la superfície de la Terra, excepte en casos de fonts artificials com ara làmpades germicides.

L'exposició excessiva a la radiació ultraviolada pot tenir efectes perjudicials per a la salut. A curt termini, pot provocar cremades solars, envelliment prematur de la pell, danys oculars com cataractes i supressió del sistema immunitari. A llarg termini, una exposició excessiva pot augmentar el risc de desenvolupar càncer de pell i altres problemes de salut.

Per protegir-se de la radiació ultraviolada, és recomanable utilitzar protector solar, usar roba de protecció, com a barrets i ulleres de sol, i limitar l'exposició al sol en les hores punta del dia. És important mantenir un equilibri saludable entre l'exposició al sol per a obtenir els beneficis de la vitamina D i la protecció adequada per prevenir danys.

Els raigs X

Els raigs X tenen longituds d'ona més curtes i freqüències més altes que la llum ultraviolada. Tenen la capacitat de penetrar en la matèria i són utilitzats en una ampla gamma d'aplicacions en medicina, indústria i investigació.

Van ser descoberts per Wilhelm Conrad Röntgen el 1895. Es generen mitjançant un tub de raigs X, que fa passar electrons accelerats a través d'una ampolla de vidre en un buit. Quan aquests electrons impacten en un blanc metàl·lic, produeixen una radiació de raigs X.

Són invisibles a simple vista, però poden ser detectats i utilitzats per obtenir imatges de l'interior del cos humà o d'objectes no transparents. Això és possible gràcies a la seva capacitat per travessar els teixits corporals o materials denses, com l'os, de manera que creen una imatge del que hi ha a l'interior.

En medicina, les radiografies utilitzen raigs X per diagnosticar fractures, lesions òssies, malalties pulmonars i altres condicions mèdiques. També s'utilitzen en tomografies computeritzades (TC o TAC) per a obtenir imatges detallades en seccions transversals del cos.

En la indústria, els raigs X es fan servir per a realitzar proves no destructives en materials, com ara la detecció de defectes en metalls o la inspecció de components electrònics. També són utilitzats en la cristal·lografia per a determinar l'estructura atòmica dels materials.

L'exposició excessiva o repetida als raigs X pot ser perjudicial per a la salut, ja que poden causar danys cel·lulars i mutacions genètiques. És per això que s'adopten precaucions i s'utilitzen mesures de protecció, com ara davantal de plom i barreres de protecció, per a limitar l'exposició als raigs X tant com sigui possible.

Els raigs gamma

Són una forma de radiació electromagnètica d'alta energia i alta freqüència. Són la forma més penetrant de radiació i tenen la capacitat de passar a través de la matèria amb gran facilitat.

Són produïts per processos nuclears, com ara desintegracions radioactives, reaccions nuclears i emissions de partícules subatòmiques. Aquesta radiació té una longitud d'ona extremadament curta, inferior a 0,01 nanòmetres (nm), la qual cosa indica la seva alta freqüència i energia.

A diferència dels raigs X, que es generen artificialment mitjançant aparells de raigs X, els raigs gamma són un fenomen natural que es produeix en les activitats nuclears de l'univers. Una font comuna de raigs gamma és la desintegració radioactiva dels isòtops radioactius presents en materials com l'urani, el plutoni o altres elements radioactius.

Els raigs gamma tenen una gran varietat d'aplicacions en diferents àmbits. Algunes de les aplicacions més importants inclouen:

• Medicina. S'utilitzen en la teràpia de radiació per a tractar el càncer. Els raigs gamma de fonts radioactives s'utilitzen per a destruir cèl·lules cancerígenes. També es fan servir en la imatge molecular, com la tomografia per emissió de positrons (PET), per a diagnosticar malalties i avaluar el funcionament dels òrgans.
• Indústria. Són utilitzats en proves no destructives per a inspeccionar la qualitat i la integritat de materials, com ara soldadures, tubs, vasos a pressió i components metàl·lics. També s'utilitzen per a esterilitzar equips mèdics, aliments, productes farmacèutics i altres materials sensibles.
• Investigació científica. Són importants en la investigació nuclear i en l'estudi de les propietats dels àtoms, les partícules subatòmiques i les reaccions nuclears. Són utilitzats en experimentació nuclear, espectroscòpia gamma i en la detecció de radiació en les investigacions de física de partícules.

Tenen una gran capacitat de penetració i poden ser perjudicials per a la salut humana si s'hi està exposat en dosis elevades o per períodes prolongats. Per aquest motiu, és essencial prendre precaucions adequades, com l'ús de protecció contra la radiació i el seguiment de les normes de seguretat en les aplicacions que fan servir raigs gamma.

El comptador Geiger-Muller

El comptador Geiger-Muller, també conegut com a detector Geiger, és un dispositiu utilitzat per detectar i mesurar la radiació ionitzant, com ara els raigs gamma i els raigs X, així com partícules alfa i beta. Aquest comptador és àmpliament utilitzat en l'àmbit de la radiació i ofereix una manera ràpida i senzilla de detectar la presència de radiació.

El principi de funcionament del comptador Geiger-Muller es basa en la ionització que es produeix quan les partícules ionitzants interactuen amb el gas dins del detector. El dispositiu consta d'un tub de gas, típicament farcit de gas inert com ara l'aire o el gas noble argó, juntament amb un ànode i un càtode. Quan una partícula ionitzant entra en el tub, col·lisiona amb les molècules del gas, creant una sèrie de ions i electrons.

Està dissenyat de manera que l'augment de la radiació produeix una major quantitat de ions i electrons. Aquestes càrregues elèctriques són recollides pels elèctrodes de l'ànode i el càtode, creant un impuls elèctric que és amplificat i comptabilitzat per un circuit electrònic. Aquest impuls es converteix en una senyal acústica o visual, com ara un clic o una lectura en un display, per a indicar la detecció de radiació.

És àmpliament utilitzat en diverses aplicacions. És un instrument de detecció portàtil i fàcil d'utilitzar que s'empra en la protecció radiològica, com ara en la supervisió de la radiació ambiental, la comprovació de la seguretat en instal·lacions nuclears, la detecció de fugides radioactives i en l'ús en emergències nuclears. També s'utilitza en la investigació científica, en l'educació i en l'aplicació de normatives de seguretat nuclear.

No obstant això, cal tenir en compte que el comptador Geiger-Muller té limitacions. No proporciona informació detallada sobre el tipus o l'energia de la radiació detectada, ja que només registra la seva presència. A més, no és adequat per a mesurar dosis de radiació precisament, ja que la seva resposta és proporcional a la quantitat de radiació, però no a l'efecte biològic de la mateixa.

La immensitat de l’Univers

Altre concepte difícil de percebre i copsar és la immensitat, com la imatge d’un cel nocturn ple d’estrelles, constel·lacions, galàxies,...

La nostra galàxia, la Via Làctia, té un diàmetre de fins a 200000 anys llum i es calcula que conté entre 200000 i 400000 milions d’estrelles. Forma part del Grup Local, amb quaranta galàxies.

Abans d'Aristòtil (Estagira, 384 aC – Eubea, 324 aC), la creença majoritària de la societat grega era que hi havia un dalt i un baix. A baix hi havia la Terra i a dalt hi havia el cel. Aristòtil va proposar que la Terra era esfèrica i envoltada de cel.

Claudius Ptolemaeus (Egipte, 85 – Alexandria, 165) va proposar el sistema geocèntric com a base de la mecànica celeste. La seva teoria va ser vigent fins al segle XVI.

Copèrnic (Torun, 1473 – Frombork, 1543) va proposar que la Terra no era el centre de l'Univers, sinó que la Terra girava al voltant del Sol ^[1]. Oposant-se a importants astrònoms de la seva època, com Tycho Brahe, que argumentaven que hauríem de percebre els canvis de posició relativa dels estels amb el moviment de la Terra al voltant del Sol. En canvi els estels eren fixes en el firmament. Segons ells, la prova de que la Terra també era fixa en el firmament.

Varen haver de passar tres segles fins que Friedrich Wilhelm Bessel (Minden, 1784 - Königsberg 1846) va trobar-hi la resposta: els instruments de mesura de l'època de Copèrnic, de l'època renaixentista no eren suficientment precisos. Bessel, amb instruments molt més precisos va demostrar el moviment relatiu dels estels segons el moviment de translació de la Terra. Utilitzant tècniques geomètriques de trigonometria va calcular a més, per primera vegada, la distància que hi havia fins els estels, demostrant per primer cop quan de lluny són de nosaltres.

Avui en dia sabem que el Sol és una estrella mitjana situada a 25766 anys llum del centre on hi ha un immens forat negre. Tota la Via Làctia no és més que un altre puntet dins d'una regió de l'Univers que es diu Laniakea ^[2], un supercúmul galàctic que conté la Via Làctia i unes altres 10⁵ galàxies més amb aproximadament 10¹⁶ estels i una amplada d’uns 522 milions d’anys llum. Supercúmul que no és més que el 0.4 % de l’Univers observable.

No podem percebre la immensitat de l’Univers però hem après a entendre-l des de casa nostra amb uns nous ulls, com els del telescopi James Webb, enviat el 25 de desembre del 2021 a l’espai i situat en òrbita a 1.5 milions de quilòmetres de la Terra.

Vegem-ne algunes de les seves imatges:

• SMACS 0723. Cúmul galàctics massiu situat a prop de 5.400 milions d'anys llum de la Terra. Especialment conegut com a lent gravitacional. La seva immensa massa doblega l'espai-temps al seu voltant i actua com una lent que amplifica i distorsiona la llum de les galàxies més llunyanes, permetent als astrònoms estudiar-les en més detall.
• És també una zona rica en galàxies, amb múltiples agrupacions que s'estenen a gran escala. Aquestes galàxies formen un sistema complex que permet als astrònoms estudiar l'evolució de les galàxies en diferents etapes de formació i interacció.
• La nebulosa de Carina o NGC3324. Regió de formació estel·lar situada a la constel·lació de Carina, a la Via Làctia, aproximadament a uns 7.500 anys llum de distància de la Terra.
• Coneguda per la seva intensa activitat de formació estel·lar, al seu interior alberga un cúmul estel·lar jove i massiu anomenat Trumpler 14, que conté diverses estrelles extremadament lluminoses i calentes, conegudes com a estrelles O i estrelles Wolf-Rayet, que emeten una gran quantitat de radiació ultraviolada, ionitzant el gas circumdant i fent-lo brillar intensament.
• Presenta també una varietat d'estructures interessants, com ara pilars de gas i pols, regions d'emissió brillant i núvols foscos de gas i pols que bloquegen la llum darrere d'ells. Un dels aspectes més destacats de la nebulosa és el famós "Pilar de la Creació", una estructura en forma de columna que s'assembla al famós pilar fotografiat a la nebulosa de l'Àguila.
• La nebulosa de la Taràntula, NGC 2070 o 30 Doradus. Situada al Gran Núvol de Magallanes, una galàxia satèl·lit de la Via Làctia. És una de les nebuloses més grans i brillants conegudes, i és considerada una de les regions de formació estel·lar més actives de l'Univers conegut.
• Es caracteritza per la seva alta taxa de formació d'estrelles. Al seu interior es troben nombrosos cúmuls estel·lars joves, així com estrelles massives i calentes que emeten una intensa radiació ultraviolada. Aquesta radiació ionitza el gas i la pols de la nebulosa, creant un espectacle impressionant de llum i color.
• Una de les característiques més destacables de la nebulosa de la Taràntula és el supercúmul R136, situat al centre de la nebulosa. R136 és un cúmul compacte i dens que conté algunes de les estrelles més massives i brillants conegudes, incloent-hi diverses estrelles Wolf-Rayet. Aquestes estrelles emeten vents estel·lars poderosos i expulsen part del seu material a l'espai circumdant.

Les lleis de l’ínfim

Els electrons

Els electrons, i totes les partícules subatòmiques, són partícules estranyíssimes. Els electrons són les partícules responsables de la electricitat i totes les tecnologies que la utilitzen. L'electricitat es coneix des de l'antiguitat però és fins a finals del segle XVII que comença el seu estudi científic i des de finals del segle XIX s’utilitza de manera massiva en la indústria i en les llars, dins la nomenada segona revolució industrial.

De manera que hem aprés a domesticar els electrons i en coneixem moltes de les seves propietats però segueixen encara plens de misteris per descobrir ^[3].

Un dels misteris rau en la seva naturalesa. Els electrons són partícules i ones a la vegada ^[4]. Ho va demostrar Giulio Pozzi l’any 1974 amb l'experiment de la doble escletxa amb pistola d'electrons.

Una pistola d’electrons els disparava d’un en un cap a una placa amb dues escletxes. En principi cabria pensar que l’electró passaria únicament per una de les dues escletxes. El resultat, però, va ser que l’electró passava per les dues escletxes a l’hora. Fet que es detectava pels patrons d'interferència que es recollien en una pantalla posterior.

De manera que els electrons, i totes les partícules subatòmiques, es comporten com a partícula i com a ona a l’hora, segons se les detecti. Les partícules subatòmiques tenen totes, segons les lleis de la mecànica quàntica, una naturalesa dual. Poden mostrar propietats tant de partícules com d'ones en funció de l'experiment que es realitzi.

És difícil de comprendre però és així. Richard Feynman (1918-1988), un dels físics més importants del segle XX, va deixar dit que “··· Si creus que entens la mecànica quàntica, és que no entens la mecànica quàntica”.

Altres conceptes estranys sobre les partícules subatòmiques són:

• No es pot conèixer amb exactitud i simultàniament la posició i la quantitat de moviment d’un electró.
• El Principi d’incertesa, proposat per Werner Heisenberg l'any 1927, estableix que hi ha una limitació inherent en la precisió amb què es poden mesurar simultàniament la posició i el moment (o la quantitat de moviment) d'una partícula subatòmica, com ara un electró. Quan intentem mesurar la posició d'un electró amb gran precisió, la seva quantitat de moviment es fa indeterminada i viceversa. Tanmateix, això no vol dir que els electrons només existeixin quan algú els mira o interacciona amb ells. El principi d'incertesa d'Heisenberg descriu una limitació inherent en la nostra capacitat de mesurar amb precisió les propietats d'una partícula subatòmica. Els electrons i altres partícules subatòmiques continuen existint i tenen propietats ben definides, tot i que no podem conèixer simultàniament totes les seves propietats amb precisió infinita.
• Quan ningú no els destorba, els electrons no són a cap lloc concret. No són enlloc. Sembla que fins i tot apareixen i desapareixen, a l'espai buit.
• Carlo Rovelli és un físic teòric conegut per les seves investigacions en el camp de la gravetat quàntica de llaços i altres aspectes de la física quàntica. En relació a l'afirmació anterior, cal tenir en compte que les seves afirmacions i teories estan en el marc d'una àrea de recerca en curs i encara en evolució.
• La frase descriu una característica interessant de la mecànica quàntica, coneguda com a fluctuacions quàntiques. Segons la mecànica quàntica, en l'escala subatòmica, com ara la dels electrons, les partícules no tenen una localització precisa en l'espai i poden experimentar fluctuacions aleatòries. En el marc de la interpretació quàntica, és cert que quan ningú no està observant o interactuant amb un electró, no podem dir amb precisió on es troba. En lloc d'estar en un lloc concret, els electrons són descrits per una funció d'ona, que és una expressió matemàtica que proporciona informació sobre la probabilitat de trobar l'electró en diferents posicions.
• Quant a l'aparició i desaparició d'electrons a l'espai buit, això està relacionat amb el concepte de creació i aniquilació de partícules en el context de les fluctuacions quàntiques del buit. Segons els principis de la mecànica quàntica, l'espai buit no és realment buit, sinó que està ple d'una mar de partícules virtuals que apareixen i desapareixen constantment. Aquest fenomen és conegut com a creació i aniquilació de parelles de partícules.
• En l'escala subatòmica, els electrons i altres partícules poden mostrar comportaments no intuïtius, com fluctuar en la seva posició i aparèixer i desaparèixer en l'espai buit, segons els principis de la mecànica quàntica. Aquestes propietats són objecte d'estudi i investigació en el camp de la física quàntica.
• Els electrons es poden entrellaçar.
• L'entrellaçament quàntic és un fenomen fonamental de la mecànica quàntica que implica una correlació no local entre partícules subatòmiques. És una propietat especial que es manifesta quan dues o més partícules estan relacionades de manera que l'estat quàntic global del sistema no es pot descriure independentment de l'estat de cada partícula individual.
• Quan dos o més objectes quàntics estan entrellaçats, les seves propietats estan intrínsecament vinculades, de manera que l'estat quàntic d'una partícula està directament relacionat amb l'estat quàntic de les altres, independentment de la distància física que hi hagi entre elles. Això significa que modificar l'estat quàntic d'una partícula entrellaçada té un impacte immediat en l'estat de les altres partícules entrellaçades, fins i tot si estan separades per grans distàncies.
• Ha estat àmpliament establert experimentalment i és un fonament clau en moltes aplicacions de la informació quàntica, com ara la criptografia quàntica i la computació quàntica. A més, l'entrellaçament té implicacions profundes en la comprensió de la naturalesa fonamental de la realitat i en la formulació de les lleis de la mecànica quàntica.
• Un exemple famós d'entrellaçament quàntic és el paràmetre de l'espí (EPR, segons les seves inicials en anglès), proposat per Albert Einstein, Boris Podolsky i Nathan Rosen en un article de 1935. L'experiment mental de l'EPR es va utilitzar per il·lustrar el concepte d'entrellaçament quàntic i va generar un debat fonamental sobre la interpretació de la mecànica quàntica.
• En resum, l'entrellaçament quàntic és una propietat fonamental de les partícules subatòmiques en la mecànica quàntica, en què l'estat quàntic global del sistema està correlacionat amb l'estat de les partícules individuals, independentment de la distància entre elles.
• L'espai té una fina estructura granular, no és divisible fins a l'infinit.
• La noció que l'espai podria tenir una estructura granular o discreta és un tema que sorgeix en diverses teories de la gravetat quàntica, com ara la gravetat quàntica de llaços (Carlo Rovelli ^[5]), la teoria de cordes i altres aproximacions. Aquestes teories especulen que a nivell fonamental, l'espai podria estar compost per unitats discretes o "grans" que determinarien la seva estructura.
• Segons aquestes teories, en lloc de ser continu, l'espai estaria format per quantitats discretes o indivisibles, similar a la idea d'una xarxa o una estructura granular. Aquests elements fonamentals podrien tenir una escala extremadament petita, de l'ordre de les dimensions de Planck, que és la longitud més petita que es pot considerar dins dels marcs actuals de la física teòrica.
• No obstant això, és important tenir en compte que aquesta idea encara està en procés d'investigació i no hi ha consens definitiu entre els físics en aquesta qüestió. La naturalesa de l'espai i si té una estructura granular o contínua sent un tema actiu de recerca en la física teòrica i de la gravetat quàntica en particular.
• Per tant, l'espai podria no ser divisible fins a l'infinit. Seria format de grans d'espai, que conformarien el propi espai. És a dir, els grans d’espai no serien en lloc perquè la interacció entre ells generaria el propi espai.
• Aquests grans d’espai serien ínfims, de l’ordre de 1017 vegades més petits que un nucli d’hidrogen. Seria com comparar un mil·límetre amb vint-i-dues vegades la distància mitjana de Neptú al Sol. En comparació, s’hauria d’ampliar un mil·límetre fins la distància de la Terra a la Lluna per poder veure un nucli d’hidrogen ^[6].

Les prediccions en el temps. Canvis exponencials i falsa quietud.

Podem fer prediccions sense massa problemes fins a una escala de temps determinada, generalment curta. Podem predir fàcilment que a l’hivern farà més fred que a l’estiu, per exemple, basant-nos en un climograma ^[7].

Sabem fer prediccions acceptablement bones quan els esdeveniments canvien en el temps, segons els paràmetres estadístics normals, entre les dues cues de la campana de Gauss.

Tanmateix, hi ha cignes negres ^[8], esdeveniments inesperats que ningú ha pogut preveure. Exemples en són, la pandèmia del Covid-19, la crisi immobiliària del 2008, etc.

No som capaços de reaccionar correctament davant els canvis exponencials, quant tot va massa ràpid ^[9]. L’evolució no ens ha preparat pels canvis massa ràpids. Durant la pandèmia del Covid-19 tothom es va equivocar en les prediccions.

Tampoc estem preparats per percebre correctament els canvis massa lents, la falsa quietud. Un exemple clar podria ser el canvi climàtic.

Els científics ens estan advertint des de fa molt de temps. Per exemple, podem veure el document: “1992 World Scientists' Warning to Humanity” ^[10], actualitzat el 4 de febrer de 2022. Signat per mil set-cents científics de primera fila, amb cinquanta premis Nobel. Allà s’explica què és el canvi climàtic i les dràstiques mesures que cal prendre el més aviat possible. Abans d’arribar a la fase exponencial, quan potser la solució és ja impossible en temps humans.

Per percebre els canvis molt lents ens calen mesures i gràfiques. A la web xkcdtrobarem una gràfica molt clara i divertida en la que s’aprecia ben clarament l’escalfament global a partir de la revolució industrial.

Són els científics els que mesuren, els que fan gràfics i els que ens deixen entendre. I per tant, se’ls hauria de fer cas.

Els canvis massa lents no els podem percebre i ens pot acabar passant com la granota dins l’olla amb aigua freda i que acaba escaldada al no poder apreciar el lent escalfament de l’aigua de l’olla.

Alguns autors creuen que ja s’ha sobrepassat el límit, el punt de no retorn. Que encara que aturem ara l’emissió de gasos d’efecte hivernacle la solució ja no serà a escala humana ^[11]. No està clar si hem passat ja el punt de no retorn, però estem en un punt en què és impossible canviar la tendència. En un recent advertiment del Comitè pel Canvi Climàtic de Nacions Unides es diu que s'hauria d'aturar totalment el consum de combustibles fòssils abans de l’any 2025. Potser encara no hem arribat al punt de retorn, però està clar que l’economia mana i que la tendència és que, per desgràcia de tots, s’hi arribarà.

Conclusió

Hem d'acceptar que som com som. La evolució ens ha fet com som i no ens ha fet ni més ni menys perfectes. Podem entendre que som en un petit racó de l’Univers i com és l’Univers, però tampoc ens ha fet més perfectes del compte, perquè no calia.

Som com som. No veiem la major part de la radiació electromagnètica. Ens costa entendre que som un punt en l'Univers sense més importància. No entenem el món de l'ínfim. El món de les partícules subatòmiques ens és absolutament misteriós. Tampoc captem bé ni el que succeeix massa ràpid ni el que succeeix massa lent. El que no es troba a la nostra escala en l'espai i en el temps ens és imperceptible.

Ens costa entendre que som natura i part d'aquesta biosfera. Que no podem trencar el seu equilibri. Hem de fer una frenada dràstica del consum de combustibles fòssils. S’ha de refredar dràsticament l’economia. Però no ho farem potser fins que el desastre ja sigui molt i molt evident i potser ja inevitable.

Com ens explica Jeremy Rifkin en el seu llibre “El green new deal global”, potser d’aquí a pocs anys (tres anys segons l’autor) hi haurà un col·lapse total dels combustibles fòssils, de manera irremeiable, cap a l’any 2028.

Segons Rifkin ^[12], el consum de la demanda d'energia fòssil farà una caiguda espectacular abans del 2025 i, en canvi, la demanda d'energia renovable creixerà superant la dels combustibles fòssils. El preu de l'energia renovable baixarà, els inversors s'hi abocaran en massa i els que no surtin de l'energia fòssil s'arruïnaran.

Si Rifkin s’equivoca, es continua amb el consum de l’energia fòssil i no es refreda l’economia, anirem inevitablement al col·lapse climàtic i econòmic del sud global ^[13] i potser de tota la civilització.

Potser l’últim imperceptible, i el més important de tots, és la dignitat humana, comprendre que tots els humans som de la mateixa espècie i que ens hauríem de cuidar, de humanitzar.

Som en un moment crític: crisi ambiental, violència, pandèmies que tornaran, violència,... Un altre món és possible i necessari i no ens podem quedar inactius.

Hauríem d’escoltar als científics. Aprendre a dubtar, llegir, interpretar i entendre. Saber veure els interessos amagats que hi ha darrera d’algunes decisions polítiques. Saber canviar i no ensopegar dos cops en la mateixa pedra.

Tenim dos escenaris de futur: un de millora i l’altre de desastre total. Cal que ens barallem per veure qui es queda la millor habitació de la casa que crema?

Escoltar, pensar assossegadament, descobrir l'imperceptible: el planeta, la biosfera, l’eco-feminisme, el decreixement, lo local, l’ètica de les cures, la post-violència, la humanització, el viviment ^[14] i viure tots en la nau espacial Terra.

Jordi Coll Vera - 2023