Per a què serveix?
2016/03/01 Azkune Galparsoro, Gorka - Ikertzailea eta irakasleaEuskal Herriko Unibertsitateko Informatika Fakultatea Iturria: Elhuyar aldizkaria
Hi ha una bonica anècdota sobre el gran físic Michael Faraday. Un home que, superant els seus humils orígens, va fer grans aportacions a la física i a la societat moderna actual. Va inventar un motor elèctric i va ser pioner en l'ús d'ones electromagnètiques. Però, en el seu moment, molta gent mirava desconfiadament a ell.
El que fos primer ministre britànic va visitar un dia a Faraday en el laboratori. Després de veure aquests curiosos dispositius, li va preguntar de sempre: “Per a què serveix tot això?”. Faraday li va donar una resposta sorprenent: “No sé, però estic segur que en el futur cobraran impostos per aquestes coses”. Vaig donar i endevina. Actualment paguem gairebé la meitat de la factura de la llum en impostos. El treball realitzat per Faraday va tenir una gran importància en la generació i distribució de l'electricitat utilitzada.
Però Faraday no podia predir llavors la tremenda influència de la seva obra. No treballava per a crear cotxes elèctrics, ràdio i altres dispositius. El seu objectiu, com el de tots els científics, era crear nou coneixement. Volia explicar alguns fenòmens de la naturalesa. Volia saber com unir electricitat, magnetisme i llum. El seu objectiu era solucionar els grans problemes de la ciència del seu temps com un nen que vol formar un puzle. En finalitzar aquell puzle, amb l'ajuda de Maxwell i uns altres grans científics, ens va deixar un nou i fructífer coneixement en l'herència.
La societat ha de saber que el coneixement sempre té un valor enorme. I que els qui treballen en la generació de coneixement no veuen en la majoria dels casos l'aplicació del seu coneixement. La història ens mostra milers d'exemples i aquí tractarem d'explicar alguns d'ells.
Einstein i GPS
Amb relativitat especial XX. Després de la revolució de la física de principis del segle, Albert Einstein tenia encara un maldecap: com generalitzar la seva especial relativitat per a observadors no inercials. Els observadors inercials són aquells que es mouen a una velocitat constant, mentre que els no inercials tenen un moviment accelerat. Les equacions de la relativitat especial descrivien bé la física per als observadors inercials, però no tenien resposta per als altres. Per tant, la teoria no era completa. Aquell puzle, igual que el de Faraday, no estava acabat.
En 1915 Einstein va publicar la seva teoria de la relativitat general. Va ser una autèntica revolució. Per a explicar la física dels observadors no inercials, Einstein va trobar una nova teoria de la gravetat que generalitzava i millorava la de Newton. Va postular la gravetat com a conseqüència de l'espai i el temps. Aquesta teoria explicava amb gran precisió la particular òrbita del planeta Mercuri, ja conegut en aquella època.
Una de les conseqüències de la relativitat general és la reducció del temps. Segons la teoria, el temps passa més lent on la intensitat de la gravetat és major. Això significa que el temps va més lent en la superfície terrestre que en el lloc dels satèl·lits que giren al voltant de la Terra. Allà dalt la gravetat és més feble, per la qual cosa el temps passa més ràpid que aquí.
Gairebé 60 anys després de la publicació de la relativitat general, es va desenvolupar el projecte GPS. Actualment tenim el GPS integrat en els nostres mòbils i sabem bé per a què serveix. Però com funciona? En resum, al voltant de la Terra giren 24 satèl·lits que emeten als nostres dispositius GPS uns raigs de llum que indiquen la seva posició i el seu temps. Els nostres dispositius, en rebre aquests senyals, aconsegueixen la nostra posició mitjançant triangulació.
La triangulació requereix conèixer amb precisió quan s'ha emès el senyal des de cada satèl·lit. El rellotge dels satèl·lits i el dels nostres dispositius no mesuren el temps de la mateixa manera. Per tant, és imprescindible tenir en compte aquesta diferència de temps per a calcular correctament la posició. Si no haguéssim tingut en compte l'alentiment del temps que va predir la relativitat general, els dispositius GPS no servirien per a res, ja que l'error en la posició seria enorme, encara que la diferència de temps entre la Terra i els satèl·lits anés petita.
Ressonàncies magnètiques per la quàntica
La ressonància magnètica ha revolucionat la medicina. Gràcies a aquesta tecnologia, podem saber què està passant dins del nostre cos sense tallar ni obrir el cos. Poden veure's lesions musculars o tumors, per exemple, gràcies a la ressonància magnètica.
Segur que heu sentit més d'una vegada la paraula quàntica. En la majoria dels casos, probablement relacionat amb coses estranyes. La quàntica descriu la física de molècules i àtoms. XX. A principis del segle XX, diversos experiments van explicar fenòmens que la física de l'època no podia explicar, gairebé sempre associats a objectes molt petits. Gràcies a Planck, Einstein, Bohr, Schrödinger, Dirac, Heisenberg, etc., vam aprendre com funcionava el món dels més petits. I van aparèixer un munt de sorpreses.
Quàntica ens va ensenyar que els àtoms tenen una propietat anomenada spin. En conseqüència, els àtoms poden representar-se com a petits imants. Quan es combinen diferents àtoms, es formen molècules. Les molècules dels nostres músculs o dels òrgans són diferents. La quàntica indica que cada molècula mostra un comportament diferent si es col·loca en un camp magnètic. Aquest comportament és conseqüència dels spines dels diferents àtoms que formen la molècula. Per tant, es pot dir que cada molècula té la seva pròpia signatura magnètica.
El que acabem de veure està en la base de les ressonàncies magnètiques. Quan ens introdueixen en la màquina, creen uns camps magnètics al nostre voltant amb uns grans imants. Les molècules del nostre cos reaccionen de manera diferent davant aquests camps magnètics, començant a girar d'alguna manera amb diferents freqüències. Cada molècula té la seva freqüència a l'hora de girar, i les màquines ho atrapen utilitzant els raigs de llum. D'aquesta forma són capaces d'elaborar un mapa de les molècules que componen el nostre cos, la qual cosa permet la separació dels teixits.
Si no coneguéssim les bases de la quàntica no podríem fer ressonància magnètica. Cal tenir en compte que la pròpia teoria que analitza i descriu aspectes tan estranys com l'antimatería ha fet possible aquest dispositiu tan important per a la nostra salut.
Turing no coneixia Internet
Alan Turing, XX. El matemàtic britànic del segle XX s'ha fet popular pel seu important paper en la Segona Guerra Mundial. Va formar part de l'equip de treball capaç d'alliberar els codis de la màquina Enigma amb la qual els nazis xifraven els seus missatges. I Turing va tenir una gran importància en el desenvolupament d'ordinadors que han revolucionat el nostre món.
En aquella època, a l'hora de realitzar càlculs pesats, s'utilitzaven uns dispositius mecànics d'engranatge i manovella. Aquestes màquines mecàniques servien per a fer una tasca concreta, però no per a una altra cosa.
Alan Turing estava pensant en com aconseguir una màquina capaç de realitzar totes les tasques de computació. Per exemple, que la pròpia màquina calculi les sumes de dos números, però que calculi també les sumes de dos números, només si són parells. És a dir, Turing volia aconseguir una màquina per a executar qualsevol algorisme. Per a ell era un problema matemàtic aconseguir una màquina així.
Finalment, en 1936, Turing va trobar resposta. Aquell disseny conceptual que va anomenar màquina automàtica, el coneixem avui com a màquina de Turing. Tingues en compte que Turing mai va pensar que la màquina podia ser real. Ho va presentar com a model de computació, com a eina conceptual per a poder analitzar els problemes computacionals.
Els ordinadors actuals es poden veure com a realització física de la màquina de Turing. Aquell model matemàtic que va inventar es va fer real amb l'ajuda de l'electrònica. Avui dia, els ordinadors serveixen per a escriure textos, llegir, alliberar equacions, veure vídeos, navegar per Internet, dissenyar cases, etc. Però en la seva base està el model de computació de la màquina de Turing. Ell mai va poder somiar que hi hagués un dispositiu així. Només volia solucionar un problema matemàtic. I mira com va canviar el món...
Conclusions
Xabier Lete deia que en la meravellosa cançó Izarren zuria, “el treball dels homes és saber, canviar coneixent”. L'ésser humà no ha trobat millor sistema que la ciència per a generar coneixement. El coneixement és l'objectiu de la ciència, però no el canvi. El canvi, com deia la cançó, ve després del coneixement.
No obstant això, quan un grup de científics demana diners per a tirar endavant un nou projecte, les convocatòries públiques els demanen que expliquin l'impacte social, econòmic o sanitari de les seves recerques. Però això no ho sap un científic, perquè no es pot predir el futur. Tant a Europa com a Euskadi, el concepte d'impacte es valora de manera important en el finançament de la recerca. També exigeixen plans de negoci en les memòries de projectes científics. El que es coneix com a ciència bàsica, aquesta ciència que vol alliberar grans problemes, està quedant fora de lloc en la nostra societat i les seves conseqüències les sofrirem tots, perquè no hi ha canvis ni efectes sense nous coneixements.
Llavors, per a què serveix la missió Rosetta? Per a quin els descobriments del bosó d'Higgs? Ara ho sé: per a difondre el nostre coneixement.
Bibliografia
