Ciència i art, la mecànica quàntica com a inspiradora de la creació

El CCCB ha organitzat l’exposició Quàntica i, com no podia ser menys, l’hem anat a veure. El món quàntic modificarà sustancialment les nostres vides, així que volem apropar-vos què és la mecànica quàntica i com influeix la creació artística. I tot això d’una manera entenedora. Gran repte! Ens hi posem!

L’exposició vol apropar els principis de la física quàntica als visitants, i no només des d’una mirada científica sinó també amb la mirada creativa d’una sèrie d’artistes que han estat treballant al CERN com a part del projecte Collide International, el programa insígnia d’Arts at CERN en col·laboració amb FACT Liverpool. I com que som un blog de cultura digital, començarem per aquestes creacions. Del total d’obres presents a l’exposició, us volem destacar aquestes tres.

Yunchul Kim: Impulse (Cascade Project)

Cascade parteix és una peça artística, preciosa i delicada, que a més (o sobretot, o de bon començament) és un capturador de muons. Els muons són un tipus de partícules elementals, una mena d’electrons més pesats que es generen a la superfície de l’atmosfera i que després de col·lisionar cauen a la Terra. El projecte de Kim és una instal·lació formada per tres elements que funcionen en temps real: un detector de muons (que semblen dues flors de tubs que fan llums quan detecten els muons); un conjunt complex de vàlvules (amb una forma de canelobre en moviment); i una disposició de tubs per on passa el fluid. Quan es detecten muons, s’activen les vàlvules que mouen un fluid viscós estrany a través del sistema orgànic, com un cor en un sistema viu posat en marxa per la caiguda de muons a la terra. Un projecte complex i fascinant.

Suzanne Treister: The Holographic Univers Theory Of Art History (THUTOAH)

La Teoria Hologràfica de l’Història de l’art (THUTOAH) és una peça on en 17 minuts es projecten 25.000 imatges cronològiques de la història de l’art, des de la pintura rupestre a l’art contemporani. El projecte investiga el principi hologràfic i la teoria que el nostre univers es podria entendre com un holograma complex, i crea una hipòtesi segons la qual, més enllà dels contextos i dels imperatius històrics, els artistes també podrien haver intentat, d’una forma inconscient, descriure la naturalesa hologràfica de l’univers.

SEMICONDUCTOR, The View from Nowhere

The View from Nowhere és una video instal·lació del duet britànic Semiconductor – Ruth Jarman i Joe Gerhardt – que reflexiona sobre el rol de la ciència d’analitzar el món, i alhora el paper de l’ésser humà a la natura a través de la ciència i la tecnologia del CERN. El vídeo és una composició d’imatges i narracions on es juxtaposen converses amb físics teòrics Luis Alvárez Gaumé i John Ellis amb material rodat en diferents laboratoris i espais del CERN. Parla dels processos de la física teòrica amb imatges dels tallers d’alta tecnologia del CERN i explica la dicotomia entre la recerca creativa que comporta el fet de modelar teòricament el nostre univers físic i alhora la dura tasca de crear instruments per testar aquests models.

I a tot això… Què és la física quàntica?

Us farem una petita introducció a què és la física quàntica i d’on sorgeix, intentant que sigui curta i entenedora, a partir de les paraules del comissari científic de l’exposició, José Ignacio Latorre. El primer que Latorre vol deixar clar és que amb aquesta exposició no van voler recrear un museu de ciència ni demanar la gent que ho aprengui tot sobre la mecànica quàntica. L’exposició vol provocar el dubte, eliminar prejudicis. I el primer prejudici que tenim els profans quan ens posem davant la física quàntica és pensar “no entendré res”. El segon és mirar-ho tot tenint al cap la física clàssica que hem estudiat.

Comencem dient que només fa 300 anys que existeix la ciència com la coneixem, des que Descartes va separar el món natural de la ment humana i de Déu, des que es mira per què plou sense pensar que és el déu de la pluja que fa que plogui. I en aquests 300 anys s’ha evolucionat molt.

A començaments del segle XX els científics es van trobar amb evidències que la física clàssica no podia explicar. La física tradicional ens diu que l’univers esta format per partícules i cada partícula te una posició i velocitats definides, i és a partir d’aquestes partícules que podem seguim l’evolució en el temps d’un sistema físic. Però què passa quan ens endinsem en distàncies més petites, microscòpiques? Els científics van veure que les reaccions eren incompatibles amb la concepció clàssica de l’univers. Així que van haver de formular una nova teoria que fos capaç d’explicar tot això: la mecànica quàntica.

L’ésser humà ha explorat l’espai, sondes han sortit del nostre sistema solar, sabem com és aquest sistema, que la propera galàxia és Andròmeda (amb la qual col·lisionarem però no patiu, que falten milions d’anys), que l’univers te entre 15 i 14.000 milions d’anys… I tot això ho sabem a partir del que veiem quan pugem la mirada, quan mirem lluny, al més gran, a l’univers. Però què passa si mirem al més petit? La distància més curta que podem veure és 10 elevat a la -20 (0,00000000000000000001 metres). La llei que domina fins ara el nostre món és la gravitació, però quan mirem cap al món més petit les lleis que manen són les quàntiques per a les quals ja no serveixen les lleis de Newton.

Per parlar de les escales microscòpiques i cosmològiques (les properes que s’hauran d’estudiar) és molt interessant recuperar el vídeo clàssic dels anys 70 de Ray i Charles Eames Potències de 10 (i la versió que en van fer els Simpson perquè, ja sabem que tot és als Simpson!!!):

Per poder fer un primer pas de la mecànica quàntica hem de ser conscients que el que nosaltres veiem no són les coses, sinó l’efecte de la llum sobre aquestes coses. Si no hi ha llum no veiem res, perquè el que realment veiem és el retorn del feix de fotons que la llum envia i que reboten en les coses, donant pas als colors i les formes que captem a la nostra retina i el nostre cervell. En el món microscòpic de què parlàvem abans, la col·lisió que provoca l’arribada d’un fotó a un electró és tan gran que el desplaça, surt disparat, i no podem mesurar ni on era ni com és ni a quina velocitat va, com si intenten saber com som nosaltres mitjançant la nostra interacció amb Godzilla. Segur que el resultat no seria molt fiable! Cada cop que intentem mesurar el món microscòpic el canviem, l’alterem. Això ens fa preguntar-nos què és la realitat si cada vegada que la mirem la modifiquem? Per això el primer pas de la mecànica quàntica és renunciar a saber què és la realitat absoluta. No tenim accés a un coneixement perfecte de la natura. La mecànica quàntica ens diu que no podem conèixer la natura sinó la informació que ens arriba de la natura, podem parlar de probabilitats però no d’exactitud.

Això ens fa entendre millor a Edwin Schrödinger i l’experiment mental del gat, del qual ja us hem parlat algun cop: és viu i mort alhora el gat de l’experiment? Ja hem dit que quan parlem de física quàntica no parlem de realitat sinó d’informació. La mecànica quàntica diu que si observes un fet amb dues probabilitats, el resultat, la informació que tenim, és la suma de les dues. Si ens diuen que hi ha un 50% que demà plogui i un 50% que no, quan sortirem de casa ho farem tenint al cap alhora les previsions de què farem si plou i què si no, sense cap contradicció. En mecànica quàntica es calcula la probabilitat de l’un, de l’altra i la interacció entre les dues, i aquí trobem la interferència quàntica, els llocs on aquestes dues probabilitats es destrueixen. Aquest és un dels fenomens més importants que s’utilitza al món quàntic per fer mesura i per fer els ordinadors quàntics.

I clar, si parlem de gats parlem de YouTube! Aquí us deixem un vídeo que explica el famós experiment (a més d’altres conceptes de la física quàntica) i també la versió de The Big Bang Theory (perquè ja sabem que el que no és als Simpsons és a TBBT):

El món quàntic no només te repercussió sobre la ciència, la investigació, els ordinadors, la criptografia… També ens fa veure com estan d’unides ciència i filosofia. Si creiem que les equacions de Newton són exactes, hem d’acceptar que tot està predit, tot està escrit. Segons les lleis de Newton, que descriuen les causes i formes de moviment dels cossos i són la base de la mecànica clàssica, estava escrit que ara estaríeu llegint aquestes paraules. Això es diu determinisme científic. Per una ment que pogués encabir les dades de totes les partícules de l’univers, processar les equacions de Newton, per aquesta ment passat i futur són present, i aquesta ment podria predir els moviments de les estrelles, els eclipsis… Per contra, tenim el lliure albir, els humans amb capacitat de decisió. La mecànica quàntica afirma que no hi ha ni determinisme ni lliure albir. Hi ha atzar. La física quàntica diu que els resultats de les mesures són aleatoris i no es poden preveure, perquè la realitat on vivim és intrínsecament dominada per l’atzar. Aquest fet va totalment contra de la nostra intuïció i del pensament determinista i no va ser acceptat fàcilment per part dels primers científics. Tot i això, amb una sèrie d’experiments (tests de Bell) és possible demostrar que hem de superar la nostra intuïció, abandonar el determinisme i acceptar l’aleatorietat proposada per la teoria quàntica.

Aquesta aleatorietat, aquest atzar, és molt important per a la seguretat de les nostres comunicacions, i per això la mecànica quàntica és una peça important en la criptografia. Cada vegada que fem una transacció bancària, una comunicació per whatsapp, un mail, cada cop hi ha una distribució de claus secretes. Aquestes claus no poden ser fàcilment identificables, o trobables, perquè llavors no serien segures. Per això el banc necessita crear números aleatoris. Ara es fa amb fonts d’entropia, però el gran canvi vindrà amb els ordinadors quàntics, i quan puguem tenir un xip quàntic als nostres mòbils.

Els computadors quàntics fan servir tot el que hem explicat per executar operacions sobre dades. Estan fets en or (no s’hi pot dipositar ni una mica de pols o generaria camps no desitjats) amb un xip que està a -273ºC (zero absolut). Els ordinadors quàntics, en comptes de bits, fan servir qubits, que tenen una superposició de dos valors. Això els fa anar molt més ràpids que els ordinadors que coneixem. i amb això crear un substitut per la criptografia, trencar els secrets de la terra. Ara hi ha una lluita política tremenda i qui està al capdavant, amb un ordinador de 49 qubits, és Google. Mentre escrivim aquestes línies, Google ha donat la notícia que ja ha aconseguit crear aquest ordinador quàntic. Van penjar un post a la web de la NASA (que van despenjar poc després) on afirmaven que el seu processador era capaç de realitzar un càlcul en tres minuts i 20 segons, el mateix càlcul que trigaria, en l’ordinador clàssic més avançat d’avui, conegut com a Cim, aproximadament 10.000 anys.  Això significava, segons els investigadors, la “supremacia quàntica”, o sigui, ordinadors quàntics realitzant càlculs que anteriorment eren impossibles. Aquest concepte de supremacia quàntica és molt controvertit i directius d’IBM no han trigat en posar en qüestió la validesa de l’avenç científic de Google.

Hem intentat fer una pinzellada, desendreçada i potser inexacta, a la complexitat de la física quàntica. Ho entendrem tot perfectament? Segurament no, com no entenem tantes coses que tenim al nostre voltant i que ens fan més fàcils la vida. El que sí que esperem haver aconseguit, com deia el dr Latorre, és sembrar preguntes, posar el tema quàntic a sobre de la taula de la gent de la cultura, que sapiguem que existeix i que s’està investigant, que s’està creant art al voltant d’aquesta ciència avançada, que hi ha molts dubtes i molts debats que afecten també al nostre pensament filosòfic. Per conèixer més a fons totes aquestes implicacions us deixem amb una sèrie d’articles que van publicar al CCCBLab en un dossier sobre física quàntica. El primer d’aquests articles afirma: La física quàntica planteja la necessitat de l’humor absurd per donar sentit al món. Només amb això ja pensem que necessitem més física quàntica a les nostres vides!

 

 

 

Marisol López

Deixa un comentari