un Univers sense curvatura espacial.
Retrocedint en el temps, quan la temperatura de l’Univers donà als protons i neutrons energies típicament nuclears –és a dir, dels nuclis atòmics, amb valors cent mil vegades més grans que les energies atòmiques–, es van poder sintetitzar els nuclis lleugers. La presència avui d’aquests nuclis en l’Univers és un fòssil d’aquella època: la síntesi de nuclis lleugers només ve de l’Univers primitiu, quan aquest tenia un segon de vida. Contràriament al cas dels nuclis lleugers, els nuclis mitjans se sintetitzen avui a partir dels lleugers per reaccions de fusió nuclear en els estels, i els nuclis pesants, en els mecanismes de col·lapse i explosió de supernoves.
De les èpoques anteriors a un segon de vida es pot inferir informació sobre l’Univers a partir d’efectes molt subtils en les fluctuacions de temperatura que s’observen avui en la radiació de fons, però, sobretot, a partir de la física de partícules elementals desenvolupada en la segona meitat del segle XX. A 10–5 segons va tenir lloc una transició de fase en què els quarks de la matèria fonamental van quedar confinats en els hadrons, particularment protons i neutrons. La temperatura era encara suficientment alta per a mantenir una situació d’equilibri dinàmic entre protons i neutrons a través del procés d’interacció feble
Pròxima a l’època de la nucleosíntesi (~ 1 segon), aquest equilibri es va trencar, i els neutrons, o bé es van desintegrar o bé van formar part dels nuclis lleugers. Els neutrinos, que només tenen interaccions febles, es van desacoblar, i han quedat com una altra radiació de fons, aquesta de neutrinos. La detecció d’aquests és molt més difícil que la de microones abans comentada, i qui trobe un mètode apropiat per a descobrir-la i estudiar-la, té garantit el premi Nobel. Retrocedint més en el temps, la física de partícules elementals ens diu que, als 10–11 segons després del Big Bang, es va produir una altra transició de fase, aquesta electrofeble, en què la simetria de la interacció unificada es va trencar, els mediadors febles van desaparéixer i només van quedar, a més de les partícules de matèria, quarks i leptons, els fotons com a mediadors de la interacció electromagnètica. Del temps anterior als 10–11 segons no tenim encara informació a partir de la física de partícules; el nou projecte del CERN, amb la construcció de l’accelerador LCH, s’endinsarà en aquesta regió. Hi ha moltes propostes teòriques per a omplir la regió entre els 10–11 segons i els 10–45 segons de la gravetat quàntica, però manquen de verificació experimental. Pensem que, en termes d’energia, aquest interval arriba fins a una energia 100.000 bilions –milions de milions– de vegades més gran que l’energia avui explorada en la física de partícules. El professor Lapiedra utilitza la descripció de la realitat proporcionada per la mecànica quàntica per exposar mecanismes possibles sobre l’origen de l’Univers i els seus primers instants del Big Bang.
Bé, ha arribat el moment en què jo deixe de parlar i li passe el testimoni al professor Lapiedra. Com el lector comprovarà, el llibre representa un esforç considerable de l’autor per comunicar els conceptes quàntics en un nivell interpretatiu; però –com deia abans– també ha de ser considerat un assaig de teoria del coneixement; és a dir, d’aquest pont entre la filosofia i la ciència que aborda com la mecànica quàntica afecta les nocions d’objectivitat i realitat en la natura, la consciència humana, el lliure albir i, a més a més, l’origen de l’Univers. Gràcies, Ramon, per aquesta peça de reflexió epistemològica i enhorabona! I, al lector, li desitge que gaudisca, pensant i raonant, del contingut del llibre com jo n’he gaudit.
JOSEP BERNABEU ALBEROLA
Universitat de València
València, juliol de 2003
1. La potencia negativa de 10 significa un nombre decimal on es troba un 1 en la posició indicada per l’exponent. Per exemple: 10–1=0,1; 10–2=0,01; etc.
Aquesta és la segona edició, corregida i augmentada en algunes qüestions cabdals, del llibre del mateix títol editat per primera vegada l’any 2004. Les novetats que conté aquesta edició no radiquen en els canvis que durant aquests darrers quinze anys s’haurien pogut acumular en el tema que es tracta, el tema dels fonaments de la mecànica quàntica i de les conseqüències epistemològiques que se’n deriven. En efecte, poques novetats substancials han aparegut en l’àrea de coneixement corresponent en aquest període de temps, si més no al meu parer i pel que en conec. Per això he renunciat d’entrada a fer una posada al dia de la bibliografia citada en la primera edició: les mancances substancioses que intente superar en l’edició present no venen d’ací. Tot i això, he fet dues excepcions importants quant a l’absència de noves cites bibliogràfiques. La primera, un article de caràcter divulgatiu sobre tres experiments de l’any 2015 (Abellan, Amaya i Mitchell, 2016), tots tres tancant el loophole que encara quedava obert fins aleshores: l’escapatòria de l’exigència conjunta de localitat, per una banda, i de capacitat de detecció total o suficient, per una altra (veg. § 3.4). La segona, en el mateix epígraf 3.4, un article recent (2018) amb el títol «Challenging local realism with human choices», en què diversos subjectes humans separats per distàncies planetàries realitzen a l’atzar les tries consecutives de les diferents direccions de mesura de l’experiment, amb un intent d’evitar raonablement qualsevol correlació mútua indesitjable. Totes les referències bibliogràfiques apareixen ara al final del llibre.
Això aclarit, em referiré a les novetats de contingut introduïdes en aquesta segona edició.
Per començar, només iniciar el llibre he precisat la diferència entre realisme i determinisme, a fi de fer més entenedor tot el que es diu sobre els dos termes en la resta del llibre.
En segon lloc, he introduït un nou subepígraf (§ 2.2.5), substancial, amb el títol «L’experiment mental del gat de Shrödinger amb temps de vol diferents: consideració final», on es neutralitza un cert raonament contra el caràcter objectiu del col·lapse de la funció d’ona.
En tercer lloc, he avançat a l’epígraf 3.1 l’advertiment de l’existència d’una escapatòria fantàstica a fi de preservar el realisme, abans de comentar amb detall la qüestió en els epígrafs 3.4 i 3.5, i encara en les consideracions finals, on argumente perquè no crec que hauríem de validar aquest intent d’escapatòria.
En quart lloc, distingesc amb cura entre les desigualtats originals de Bell (veg. § 3.4) o les posteriors, dites desigualtats CHSH (veg. § 4.5), d’una banda, i les desigualtats de d’Espagnat (veg. § 3.5 i l’apèndix), d’altra banda. La violació de les unes o les altres desigualtats comporta el fracàs de tipus de realismes diferents: del realisme local, en els dos primers casos, o del realisme simultani, en el tercer cas.
Finalment, l’antic epígraf 4.5 ha estat completament reformulat i ha vist canviar el títol, que ara esdevé «Sistemes vius i mecànica quàntica: respostes aleatòries i desigualtats de Bell».
Naturalment, s’ha aprofitat l’avinentesa d’aquest canvis substancials per a introduir tot de petites correccions, la majoria lingüístiques o d’estil, a banda de les que comporta la consistència exigible d’un únic text final.
Per una altra banda, he preservat la nota de l’autor de la primera edició del llibre, amb els comentaris que s’hi fan sobre la naturalesa d’aquest i sobre algunes indicacions de lectura, i amb els diversos agraïments a col·legues i amics,
