Secció 1a. La pèrdua de les certeses
La relativitat de l’espai i el temps
Entre els segles XVII i XIX, la ciència moderna anà desplaçant a la religió en la tasca de proporcionar el sentit d’allò que és veritat i d’allò que no ho és, en relació a establir com funciona la naturalesa. No obstant això, alguns filòsofs no tardaren en adonar-se que alguna de les teories científiques, com l’evolució de les espècies, que havia erosionat la confiança en les grans veritats que pretenia oferir la religió, soscavava també el mite d’una ciència, com la newtoniana, que s’havia cregut capaç de proporcionar veritats absolutes sobre el funcionament del món. Tal com s’encarregaren de demostrar els teòrics de la física i de les matemàtiques, si les espècies evolucionen, també ho fan les idees científiques.
En l’àmbit de la física, l’any 1864, James Clerk Maxwell publicà un important treball científic on apareixen les equacions que descriuen molts dels fenòmens electromagnètics. Contra els postulats clàssics de Newton, les equacions de Maxwell permeten predir que la velocitat de propagació de la llum és fixa, i no depèn de l’estat del moviment de l’observador. L’any 1887, Albert Michelson i Edward Morley demostraren experimentalment, i d’una forma categòrica, les tesis de Maxwell, posant en qüestió les bases teòriques sobre les quals s’havia fonamentat tota la física moderna des de finals del segle XVII. La resolució de la crisi a nivell teòric arribà el juny de 1905, a partir d’un treball científic d’Albert Einstein en el qual, partint exclusivament de les equacions de Maxwell, arribà a una concepció relativista del temps i l’espai. En aquell treball, que inclou la seva teoria especial de la relativitat, exposà la seva tesi que converteix el temps i l’espai en dues entitats que varien en funció de la velocitat de l’observador.
La teoria especial de la relativitat d’Einstein invalida parcialment la física de Newton, almenys quant a la seva pretensió de constituir una explicació universal del Cosmos. D’altra banda, i d’acord també amb la teoria especial de la relativitat, el mateix Einstein deduí que hi ha una equivalència entre massa i energia que ve expressada en llenguatge matemàtic per l’equació més famosa de la física: E=mc2. És a dir, que l’energia és igual al producte de la massa pel quadrat de la velocitat de la llum.
En el marc de l’esquema conceptual elaborat per Einstein, cap objecte pot viatjar més ràpid que la llum, doncs en la mesura que s’utilitzi més energia per accelerar l’objecte, la seva massa augmenta, fins que arriba un punt en què és impossible continuar el seu procés d’acceleració[500].
L’any 1908, el matemàtic Hermann Minkowski millorà la comprensió de la teoria especial de la relativitat d’Einstein, en explicar que el temps és la quarta dimensió d’un complex conjunt espaciotemporal. Assegurà que el temps i l’espai, considerats per separat, són pures ombres, i que només té sentit la unió d’ambdós en un continu espaciotemporal[501].
Uns quants anys més tard, a finals de 1915, el propi Einstein amplià la seva tesi de la relativitat, per encabir en ella el fenomen de la gravitació. Amb l’ajut dels matemàtics Marcel Grossman i David Hilbert, aplicà a l’àmbit de la física la geometria que, tal i com tindrem ocasió d’explicar breument en el tema següent, havia desenvolupat Georg Friedrich Bernhard Riemann com un treball de matemàtiques. Einstein publicà la seva teoria general de la relativitat l’any 1916. En el seu treball, es recullen les demostracions matemàtiques que descriuen les relacions entre l’espaitemps i la matèria. A partir d’aquell revolucionari treball de física teòrica, la força gravitatòria és entesa com una expressió de la deformació que produeix la massa dels objectes sobre la geometria de l’espaitemps.
La teoria de la relativitat general fou ràpidament acceptada i celebrada pels científics perquè permetia explicar els canvis que experimenta al llarg del temps l’òrbita del planeta Mercuri al voltant del Sol. Però la confirmació definitiva de la teoria arribà quan, aprofitant l’eclipsi solar de 1919, es verificà que, efectivament, es podia observar la llum d’estels situats darrere el Sol perquè aquest desvia els raigs de llum al seu pas prop seu. D’aleshores ençà, sabem que l’Univers està ple de matèria que corba l’espaitemps de manera que els cossos cauen els uns cap els altres. És a dir, que la força de la gravetat dóna forma i estructura l’Univers[502].
Inconsistències en les matemàtiques
La teoria de la relativitat d’Einstein resolgué provisionalment la crisi de la física moderna, però no va poder retornar als científics l’esperança de què la ciència pogués oferir certeses absolutes sobre el coneixement del món. Esperança que s’esvaí d’una forma definitiva després que es descobrís que les matemàtiques no són el sistema coherent i complet que sempre s’havia cregut que eren. L’any 1931, en un article titulat «Sobre sentències formalment indecidibles de Principia Mathematica i sistemes afins», el matemàtic Kurt Godel demostrà d’una forma impecable i incontestable que, en qualsevol sistema matemàtic que es proposi, sempre hi ha problemes que no poden ser resolts per cap conjunt de regles o de procediments coherents. El 1936, el britànic Alan Turing explicà els resultats de Godel d’una forma mecànica. Establí que no hi ha cap procediment matemàtic capaç de determinar si un programa informàtic qualsevol s’executarà en un temps finit una vegada posat en marxa. D’aquí s’obté el mateix resultat que el teorema de Godel. Si no hi ha cap procediment mecànic per determinar si un programa es detindrà en un temps finit, llavors tampoc pot haver cap sistema matemàtic capaç de resoldre aquest problema[503].
Per comprendre la transcendència d’aquelles troballes, cal recordar que, durant segles, la solidesa de les ciències s’havia recolzat en la confiança en l’edifici matemàtic que havia deduït el grec Euclides, a partir d’un nombre reduït de supòsits. Tota la saviesa hel·lenística es presentà amb un ordenament derivat d’un conjunt de postulats fonamentals que, durant més de dos mil anys, es van considerar veritats indubtables. Però el seu cinquè postulat0, el de les paral·leles, que en essència ve a dir que per un punt exterior a una línia recta només hi pot passar una paral·lela a la recta, fou posat en qüestió en diverses ocasions. A mitjans de la segona dècada del segle XIX, Gauss tenia ja la ferma convicció sobre el fet que el cinquè postulat d’Euclides no té un abast universal, la qual cosa obrí el pas a la possibilitat de construir sistemes geomètrics distints a l’elaborat per l’hel·lè. Poc després, l’un independentment de l’altre, Janos Bolyai i Nicolai Ivanovich Lobachevski, construïren sistemes geomètrics que abandonaven conscientment el postulat de les paral·leles. Cap a mitjans d’aquell segle, Riemann elaborà el seu propi sistema geomètric, amb espais i superfícies corbats, que fou el que utilitzà temps després Einstein per construir la seva teoria general de la relativitat. En aquest tipus de geometria no euclidiana, el postulat de la paral·lela fou substituït pel de Riemann, del qual es dedueix que dues rectes qualssevol d’un plànol sempre tenen almenys un punt en comú. L’aparició de sistemes geomètrics diferents del d’Euclides, i la difusió que aquests nous sistemes tingueren a partir de la dècada de 1860 entre els especialistes d’aquesta branca del pensament, donà un cop de gràcia a la ingènua confiança en l’existència de principis matemàtics veritables per sí mateixos, indubtables i evidents, sobre els quals s’havia construït fins aleshores tot l’edifici matemàtic i científic. En les dècades posteriors, els millors matemàtics de l’època s’esforçaren en sotmetre la seva disciplina a un rigor lògic. Es tractava d’explicar els conceptes de les distintes teories, i de determinar els procediments deductius i fundacionals d’aquélles. Però no aconseguiren el seu propòsit. El treball de Godel destruí allò que es demostrà que només havia estat una vana il·lusió[504].
Construir coneixement sense fonaments
Després de Godel, es veié clar que el programa pitagòric de construir tot el coneixement científic exclusivament a partir de fonaments matemàtics, estava condemnat al fracàs. El seu treball obrí pas a concebre la ciència matemàtica com una branca de coneixement que s’apropa a la realitat en un procés evolutiu i temptatiu, a través d’aproximacions successives però sempre parcials. Constituí l’episodi final d’una crisi que havia començat ja bastant abans, i que conduí a negar definitivament la possibilitat d’arribar a la veritat científica sense més intervenció que la mecànica de la lògica i l’enteniment, al marge del món sensorial vivent.
Ara sabem que solament a partir de suposades veritats innates no resulta possible donar compte de la realitat.
Un dels primers que explicà la visió contemporània sobre quina és la funció i el mètode de treball dels científics fou el físic Ernst Mach. Poc després que Einstein enunciés la seva teoria especial de la relativitat, Mach postulà que la funció de la ciència és investigar allò que resulta constant dels fenòmens naturals. Situà el criteri de veritat d’una teoria científica en el seu grau d’acord amb els resultats dels experiments. I el mètode de treball dels científics, en resoldre problemes que sorgeixen a partir de fets experimentals que contrasten de mode notable amb el curs acostumat dels pensaments. Segons Mach, allò que és nou, insòlit o sorprenent, actua com a estímul que atreu sobre sí mateix l’atenció[505].
Després de molts anys de domini del relativisme filosòfic, del qual ja hem parlat en el capítol precedent, l’any 1990, en el seu llibre, «La ciència i com s’elabora», l’historiador de la ciència Alan Chalmers ha reprès amb lucidesa la tradició que defensa la capacitat que té la ciència per ampliar els nostres coneixements sobre el funcionament del món natural. Segons aquest professor allò que ha permès ampliar els nostres coneixements sobre el funcionament del món natural ha estat el fet de poder contrastar l’adequació de les nostres afirmacions de coneixement amb el món real, a través de les proves experimentals i les observacions més exigents que hem tingut al nostre abast en cada moment històric.
Més escèptic, però encara amb una defensa sensata de l’activitat científica, en la seva «Biografia sobre el Món», el català Jaume Terrades ha explicat que la diferència que hi ha entre les respostes científiques i les religioses a les grans qüestions que resten encara per resoldre, és que les primeres es fonamenten i es contrasten amb indicis, observacions, mesures i interpretacions. Reconeix que moltes de les explicacions científiques sobre les grans qüestions plantejades per la cosmologia, o per les ciències de la vida, tenen molt d’especulació i de mite, però que almenys resulten compatibles amb les dades disponibles, o ofereixen la possibilitat, actual o futura, de nous experiments per provar aquesta compatibilitat. En definitiva, que la ciència ofereix un coneixement parcial i provisional, però és el millor que tenim per conèixer el món[506].
L’origen i evolució de l’Univers
Una de les disciplines científiques on, a vegades, es fa difícil veure on es troba el límit precís entre allò que és ciència i allò que és ficció, és la cosmologia. En relació amb aquest tema, una de les conseqüències més fascinants de la teoria de la relativitat d’Einstein fou que permetia predir un origen ben singular del mateix, i una expansió molt ràpida en els seus primers instants de vida. El 1931, el físic i sacerdot catòlic belga Georges Lemaïtre deduí que si les galàxies s’estan separant unes de les altres, tal i com havia demostrat d’una forma experimental el nord-americà Edwin Hubble el 1929, això condueix a plantejar la possibilitat que hi hagués hagut un començament en forma d’una gran explosió o «Big Bang».
La idea de Lemaïtre tan sols va guanyar en reputació científica després de la Segona Guerra Mundial, gràcies als treballs de física teòrica realitzats per George Gamow i els seus deixebles, en particular Ralph Alpher i Robert Herman. L’any 1948, Alpher i Herman publicaren un treball científic en el qual descrivien l’Univers primitiu com una entitat diminuta, molt calenta i densa en partícules. La seva expansió posterior a aquella gran explosió hauria iniciat un procés de refredament que hauria continuat fins a l’actualitat. Prediren també que, com a conseqüència d’aquella gran explosió, s’haurien emès radiacions d’energia a una temperatura molt baixa que encara haurien d’emplenar l’Univers en la seva totalitat. Aquestes idees foren reproduïdes per George Gamow en un popular llibre sobre cosmologia que fou publicat l’any 1952. La primera verificació experimental de la teoria es produí cap a l’any 1964, quan Arno Penzias i Robert Wilson reconegueren en el soroll de fons que havien captat amb una sofisticada antena de ràdio, la radiació que estaven cercant aquells dies Henry Dicke i Jim Peebles, des de la universitat de Princeton, i que es corresponia també amb la radiació predita per Alpher, Herman i Gamow[507].
Posteriorment a 1964, la teoria de la gran explosió ha estat objecte d’una sèrie de desenvolupaments teòrics que intentaren explicar algunes de les propietats observades en l’Univers, com el fet que aquest sembli tan similar sigui quina sigui la direcció en la que es miri. A finals de 1979, el físic Alan Guth proposà que un període d’expansió inicial summament ràpid, al qual hauria seguit un període de desceleració, podria explicar dita homogeneïtat en la configuració de l’Univers. L’expansió accelerada inicial hauria suavitzat qualsevol desviació en la densitat de matèria. Mesures efectuades pels satèl·lits artificials enviats a l’espai exterior, primer el 1989, i, més endavant, el 2001, específicament per verificar aquella teoria, han confirmat, a grans trets, la versemblança d’aquest model cosmològic.
Però la història de la ciència continua. El 1998, dos grups de científics descobriren que, des de fa almenys uns quants milers de milions d’anys, l’Univers està experimentat un nou fenomen d’acceleració còsmica que allunya les galàxies unes de les altres a un ritme cada vegada més ràpid. Immediatament, s’obri un debat per comprendre quina és la causa que explica aquest fenomen, tasca aquesta avui encara pendent de resoldre[508].