The Character of Physical Law

Com ja vaig fer l'any passat aquest any també dedico un post a Richard Feynman (el de l'any passat).

Fa unes setmanes una companya de classe em va passar un enllaç que finalment em va dur al Project Tuva. Gràcies altra vegada, com es nota és un dels físics que més m'ha fascinat i que més posts m'ha provocat.

El Projecte Tuva és una plataforma creada per acollir la sèrie de conferències fetes pel físic Richard Feynman a la Universitat de Cornell l'any 1964 anomenades The Character of Physical Law (El Caràcter de la Llei Física). Aquestes conferències (un total de 7) van ser gravades per la BBC i posteriorment recopilades en forma de llibre de nom homònim.

Aquesta iniciativa ha estat possible gràcies a l'entusiasme de Bill Gates qui anys enrere les havia vist i aprofitant que per ell els diners no són massa problema ha fet aquesta obra perquè les puguem gaudir tots.

Aquestes conferències anaven dirigides a un públic no especialitzat en la física (tot i que de ben segur hi havia físics) i per tant Feynman va haver de fer l'esforç de presentar-ho entenedorament sense abusar de les matemàtiques.

1.- The law of gravitation, an example of physical law (La Llei de gravitació, un exemple de llei física)

Aquesta conferència serveix per presentar al Dr. Feynman i que al seu torn ell presenti les conferències i a què ens referim al parlar de lleis físiques, després analitza la llei de la gravitació

Com a anècdota interessant. Mentre presenten a Feynman diuen que toca els bongos entre molts altres mèrits (científics i d'altre tipus).

Quan Feynman surt diu:

És curiós, perquè en les poques ocasions que he estat reclamat en un lloc formal per tocar els bongos, el presentador no troba que sigui necessari dir que a més a més faig física teòrica. Penso que probablement és perquè respectem més les arts que les ciències.

2.- The relation of mathematics to physics (La relació de les matemàtiques i la física)

En aquesta ocasió Feynman tracta aquesta relació partint de la llei de gravitació de Newton i posteriorment amb el càlcul diferencial, a mesura que transcorre la conferència entra en temes més de les matemàtiques en sí i de com s'estructuren.

Sembla doncs que la diferència entre les matemàtiques dels matemàtics (les pures) i les que utilitzen els físics està en la generalització, mentre que els físics es preocupen per casos especials (per exemple en espais de 3 dimensions).

3.- The great conservation principles (Els grans principis de conservació)

En aquesta ocasió Feynman dedica l'hora a parlar dels grans principis de conservació: càrrega, número bariònic, energia, moment angular...

I fa un molt bona analogia:

Vull que imagineu que una mare té un nen i que el deixa jugant sol en una habitació amb 28 blocs absolutament indestructibles, com les càrregues.

El nen juga amb els blocs durant el dia, quan la mare torna descobreix que efectivament hi ha 28 blocs.

Ella veu que en tot moment hi ha una conservació dels blocs.

[...]

Ara suposem que quan la mare entra per comptar els blocs, en troba només 25, però sospita que el nen n'ha amagat en una petita capsa que té a l'habitació.

De manera que diu: "Obriré la capsa" i el nen respon "No, no pots obrir-la" Què pot ser ella? I llavors diu "Sóc una mare molt llesta, a diferència de moltes. La capsa buida pesa 16 unces i cada bloc en pesa 3, el que faré serà pesar la caixa". La mare obtindrà una altra cosa: el número de blocs vistos, més el pes de la capsa menys 16 dividit per 3, i això sempre sumarà el mateix: 28.

La mare marxa un moment fins que no ho torna a revisar. En fer-ho veu que l'aigua bruta de la pica ha canviat de nivell, llavors el que haurem de sumar és l'alçada del nivell de l'aigua menys 6 polzades (que és el que media quan no hi havia blocs) i dividir-ho per un quart de polzada (que és l'alçada en què incrementa el nivell de l'aigua bruta per cada bloc).

Ara, a mesura que el nen esdevé més enginyós, i la mare també, més i més termes s'hi han d'anar afegint, cada un dels quals representa un numero de blocs, que des d'un punt de vista matemàtic són càlculs abstractes ja que són blocs que no veiem.

Ara m'agradaria dir-vos què hi ha de comú entre això i la conservació de l'energia, i què hi ha de diferent. Suposeu que mai heu vist els blocs, en cap situació se'n veia cap.

Llavors, la mare sempre estarà calculant una pila de termes, que els pot anomenar blocs de la capsa, blocs a l'aigua i blocs a... etc.

Però hi ha diferències: no hi ha blocs (fins on sabem) no ens trobem amb enters com en el cas dels blocs.

Suposeu que quan la pobre dona calcula uns blocs, es troba amb 6 i 1/8 blocs, i que en un altre lloc n'hi ha 7/8 i 21 en un altre lloc, sumats encara donen 28.

[...]

Com en el cas dels blocs l'energia pot venir amagada de diferents maneres: deguda al moviment (cinètica), tèrmica, gravitatòria, elèctrica, lumínica, elàstica, química, nuclear, i a més a més una energia associada a la mera existència de les partícules que depèn de la seva massa...

Però tot i l'aparent complexitat (moltes són diferents formes d'una sola energia) pot ser molt útil per a resoldre certs problemes

4.- Symmetry in physical law (Simetria en la llei física)

Què és la simetria en una llei física?

Segons la definició que dóna (de Weyl) una cosa és simètrica si hi ha alguna cosa que se li pugui fer i després d'haver-ho fet aquella cosa segueix semblant igual que al començament.

Però què és la simetria en les lleis físiques? Un exemple és la translació en l'espai.

Si es construeix un aparell per fer uns experiments i després se'n construeix un altre d'igual en un altre lloc, els dos mesuraran el mateix. Sempre i quan s'hagi traslladat tot, vol dir que si hi ha una paret on s'ha de construir l'aparell aquesta també s'ha de desplaçar.

També analitza altres simetries i la més interessant és la de canviar dreta per esquerra (arriba a resultats curiosos).

5.- The distinction of past and future (La distinció de passat i futur)

Richard Feynman comença amb la frase següent: Ara és obvi per tothom que els fenòmens del món són evidentment irreversibles.

En una col·lisió entre dues boles de billar no distingiríem si va endavant en el temps o enrere, per tant les col·lisions no tenen cap problema amb el sentit del temps, però com és que no és freqüent veure com picant una bola es desencadenen unes col·lisions que fan que totes s'agrupin en la posició inicial (en el triangle aquell)??

6.- Probability and uncertainty - the quantum mechanical view of nature (Probabilitat i incertesa - la visió mecanicoquàntica de la natura)

Quan es parla de mecànica quàntica una de les coses que es diuen és que és difícil d'entendre, de comprendre. A què s'assemblen els fenòmens quàntics, a què són anàlegs. Segons Dick Feynman són anàlegs als fenòmens quàntics, a ells mateixos. No hi ha res quotidià que s'hi assembli.

Moltes vegades quan algú introdueix la física quàntica, sobretot en explicacions bàsiques, acaba comentant en un moment o altre l'experiment dels dos forats i segueix. En aquesta sessió el Feynman l'explica de forma extensa i sembrant els problemes que porten a la visió quàntica del món.

7.- Seeking new laws (Cercant noves lleis)

L'última lectura està dedicada al futur de la física, on es troben i on van. Aquesta és la més estranya des del punt de vista actual ja que de la xerrada en fa 45 anys i estaven immersos en una complexa sopa d'hadrons que per aquells anys Murray Gell-Man va començar a ordenar amb el model dels quarks.

Però com es desenvolupen les noves lleis físiques? Primer de tot el físic teòric suposa/endevina (guess) una llei, després es fan unes computacions sobre les seves implicacions i finalment es fa l'experiment. Si l'experiment no dóna el resultat esperat la idea no era bona i es torna al començament (o l'experimentador tenia la màquina bruta).

En ciència mai pots assegurar que una llei o teoria és certa, per més vegades que sigui contrastada per diferents experiments, ja que només fa falta que un experiment no es correspongui amb la predicció per descartar la llei.

Però on va la física? Ell fa dues propostes i una d'elles és a la que sembla que estem arribant.

Pot passar que els experiments siguin cada vegada més i més difícils de fer i més i més cars de fer i que obtens un 99.99 % dels fenòmens però que sempre en romà una petita part que és cada cop més difícil de mesurar i així segueix; fent la cosa cada vegada menys interessant. I en física de partícules així sembla que ha estat, cada cop és més complicat, més car i més lent aportar nous resultats.

Ara estem en una època de descobriments com en el cas de la descoberta d'Amèrica, va ser molt excitant, sí, però va ser només una època.

Però tot segueix i sorgiran nous interessos ja sigui les connexions entre els fenòmens o com estan relacionats amb la biologia... O l'exploració d'altres planetes i altres coses. O fins i tot desenvolupar la tecnologia per a poder aplicar els coneixements de les lleis de la naturalesa que tenim.

---------------

Aquestes conferències són molt interessants tot i que hi ha moments de tot, moments en què surt el Feynman que sens dubte ha passat a la història.

Parlant de la conservació de la càrrega elèctrica:

Això va ser descobert o demostrat experimentalment, per -estic avergonyit de dir, no recordo si va ser- Jo crec que Faraday (però podria haver estat Franklin); de totes maneres, és algú el nom del qual comença per F- i com a mínim sé això: que no és Feynman.

Quan un historiador diu: "Napoleó existeix" o "Napoleó va ser" o que "la Revolució Francesa va serel 1783" vol dir que si tu mires en un altre llibre sobre la Revolució Francesa trobaràs la mateixa data [riure al públic] - 1789, probablement. (Això és força precís per un físic- tenir el tercer decimal) [aplaudiment general]

D'ell també té la seva gràcia veure com ajunta milions (million million million million) o com fa servir noms estranys.

Sens dubte totes aquestes són les caracterísitiques típiques o que ha de tenir un bon comunicador.

Com ja diuen a la presentació El Doctor Feynman és un destacat professor i investigador, la unió de les quals es dóna amb poca freqüència.