Algunes meravelles de l'univers on existim

La ciència, endemés de crear tecnologies que ens fan la vida més suportable, còmoda i entretinguda, també ens ajuda a comprendre el món en el que vivim i, en aquest sentit, està més propera al humanisme i, fins i tot, a la poesia.  Vegem alguns dels aspectes de l’univers que ens ha descobert la ciència: 

-L’univers està regit per lleis físiques i processos naturalístics que permeten l’emergència de la complexitat, de la vida i de la intel·ligència. Sense aquest aspecte crucial no seríem aquí, meravellant-nos d’aquest miracle. 

-Hi ha més estels en l’univers visible que totes les paraules pronunciades per tots els humans que mai han existit. Això us dóna una idea de la grandària d’aquest univers.

-El Big Bang va donar pas als estels, aquests van fabricar els elements químics (més enllà del liti) i al explotar van donar lloc a la pols que, en el nostre cas, va formar la Terra. A la Terra es van originar els éssers unicel·lulars. D’aquests la evolució va donar lloc al éssers multicel·lulars i d’aquí van venir nosaltres, els humans , dotats de autoconsciència i intel·ligència. La conclusió és que estem connectats estretament a l’univers i la seva història. Gràcies a nosaltres l’univers s’interroga sobre ell mateix (per primera vegada?).

-Cadascun dels bacteris, escarabats i gavines, cada persona, cogombre o granota que mai hagi existit sobre la Terra deu la seva existència a una cadena no trencada d’ADN des dels primers replicadors fins a qualsevol dels éssers vius avui dia existents. Reflexioneu un moment sobre això. Es un fet extraordinari. Com ja he dit en alguna altra ocasió, si es descobrís a la Terra una forma de vida basada en un altre sistema, el descobridor obtindria, sens dubte, el premi Nobel.

-La consciència humana, que s’origina en el cervell, és la meravella més gran que existeix.  Estem dotats de capacitat analítica, d’emocions i sentiments, tot un conjunt de qualitats que ens són específiques. I si algun dia creem intel·ligències artificials, aquestes seran diferents de nosaltres perquè no hauran sorgit al llarg d’aquesta línia evolutiva que ha arribat fins a nosaltres. Segurament no sentiran ni passions ni emocions.  Ens hi podrem entendre o competirem amb elles? Un tema interessant per un nou i proper blog.

-Els descobriments de la ciència en els darrers 150 anys han estat un revulsiu per les nostres ments: la matèria és energia, l’espai es corba degut a la massa, el temps s’alenteix a gran velocitat o en presència de gravetat, els nuclis dels àtoms poden produir gran energia als transmutar-se, l’univers s’expandeix de forma accelerada i,  si continua així, eventualment només veurem les galàxies més properes. Viatgem en màquines volants i ens comuniquem instantàniament per telèfons mòbils amb qualsevol persona de la Terra, comencem a entendre el nostre cervell i aviat entendrem en què consisteix la vida i serem capaços de crear-la en el laboratori. I gràcies als avenços de la medicina i la higiene l’esperança de vida s’ha doblat des del temps dels nostres besavis.

En conclusió, malgrat la crisi que ens té ara, conjunturalment, aclaparats és un privilegi viure en aquesta època en la que la ciència, amb tota probabilitat, avançarà de forma exponencial en aquest segle XXI.

Cap a una intervenció cosmètica de la ment

Científics de la Universitat de Brown a Rhode Island, E.U.A., usant una tècnica anomenada optogenètica, aconsegueixen encendre i apagar neurones concretes de rates mitjançant un làser.  D’aquesta forma han aconseguit esborrar memòries de rates en el seu laboratori.  Es pot saber quan una rata descobreix un objecte nou perquè hi dedica més temps a explorar-lo. Els ensenyen un nou objecte, observen quines neurones s’activen quan un objecte d’una determinada forma és nou per a elles i deixen que es familiaritzin amb ell. Desprès,  amb un làser, disparen les neurones que identifiquen aquest objecte com a nou. S’observa que la rata hi dedica més temps a explorar-lo, és a dir li han esborrat la memòria d’aquell objecte, ja que el torna a considerar com si fos nou.   Calen més estudis per determinar si l’esborrat de memòria és o no permanent.

No costa molt imaginar-se que un dia es podran esborrar memòries de fets traumàtics en persones, com els resultats d’un acte de terrorisme o violació.  A partir d’aquí és pot obrir una nova branca de “cirurgia” estètica consistent en esborrar records que volem simplement oblidar, encara que no siguin traumàtics.  

Un altre professor de la mateixa universitat ha aconseguit implantar una idea en el cervell d’un mico.  Posa el mico davant d’un monitor on hi ha una creu i una T. Quan el mico mira la T el recompensa amb un glop de suc de poma.  Aquest investigador ha localitzat, entre 85 milers de milions de neurones del cervell del mico, quina es dispara quan mira la T.  D’aquesta forma el pot fer mirar al lloc on apareix sempre la T a la pantalla encara que aquesta no hi aparegui, disparant aquesta neurona.  Per tant, està controlant el cervell del mico que a la vegada controla on aquest dirigeix la visió.

Per altra banda, a la Universitat de Berkeley, Califòrnia, els científics estan perfeccionant el software que permet llegir la ment de les persones escanejant el cervell . Si es passa una pel·lícula en que dos actrius estan parlant davant del subjecte la ment del qual s’està observant,  el software escriu amb lletres clares “dona” i “conversa”. Si es passa un documental amb una escena submarina li costa més al software,  però acaba escrivint “nadar” i “balena” en lletres més petites indicant dubte.  De fet, el mamífer era una manatí, paraula que desconeixia el software (i pot ser el subjecte!). 

Com veieu s’estan fent avenços  importants amb tot el que està relacionat amb el cervell amb les conseqüències ètiques que això planteja.

Què és el Li-Fi?

És l'equivalent del Wi-Fi, però amb llum visible en lloc de microones. Es basa amb un LED emissor de llum que quan està encès transmet un 1 i quan està apagat transmet un 0 i un foto receptor que capta el senyal. Respecte el Wi-Fi té l'inconvenient que necessita una línia de visió entre el LED i el receptor, però té alguns avantatges:

-Alta velocitat de transmissió d'un gigabit per segon o més, ja que s'estan desenvolupant microLEDs tan petits com un cabell humà i posant junts milers d'ells s'aconsegueix una transmissió en paral·lel amb temps d'encesa i apagat molt ràpids.

-Més privacitat de transmissió (més seguretat).

-Menys interferències per ús en llocs crítics com avions i sales d'operacions.

-Disponibilitat d'una nova regió de l'espectre electromagnètic per accés a internet.

-Els dispositius es poden usar com a llum, pantalla de recepció d'imatges i punt d'accés a internet. A l'avió, per exemple, el llum que fem servir per llegir podria ser un punt d'accés.

-Cap de les controvèrsies sobre possibles riscos de salut (no demostrats) que envolten l'ús del Wi-Fi.

Els microLEDs que s' estan desenvolupant en diverses universitats del Regne Unit estan basats en nitrat de gal·li.

Ones gravitatòries

                                        

                          LIGO: Laser Interferometry Gravitational  Wave Observatory

                             El projecte LISA : Laser Interferometry Space Antenna

La forma més usual d’observar l’univers és amb la llum en tot el seu espectre des de raigs gamma,  passant per raigs X, llum ultraviolada, llum visible, infraroig i ones de radio. Darrerament també s’està observant els cosmos amb detectors de neutrins enterrats a gran profunditat i així es van detectar l’emissió de neutrins de la supernova 1987A.

Hi ha una altre font possible d’observació: les ones gravitatòries. Van ser predites per Einstein i es produeixen quan grans masses es mouen ràpidament deformant l’espai-temps i fent-lo oscil·lar.  Mai s’han detectat de forma directa, però en el 1974 Russell Hulse i Joseph Taylor van observar un pulsar doble.  Un pulsar és un estel de neutrons que gira a gran velocitat i amb molta regularitat de manera que constitueix una mena de rellotge còsmic. Aplicant les teories d’Einstein,  Hulse i Taylor van calcular que les ones gravitatòries produïdes per aquesta parella d’estels de neutrons extrauria energia del sistema i faria que les òrbites empetitissin i que la velocitat s’accentués. Desprès d’una observació de uns quants anys els dos astrònoms van veure que les observacions confirmaven els seus càlculs amb gran exactitud. En el 1993 van obtenir el premi Nobel per aquest treball.

Els americans s’han gastat 570 milions de dòlars per a construir LIGO un observatori que consisteix en dos braços perpendiculars de 5 km de llargada per on circula llum làser. El pas d’una ona gravitatòria prou intensa faria que les dues llums làser s’interferissin. Ara s’està millorant la capacitat del LIGO i podrà detectar pulsars dobles en la fase final d’aproximació situats a 500 milions d’anys llum. Això fa pensar que abans del 2016 LIGO detecti les primeres ones gravitatòries. Aquest observatori s’ha d’instal·lar en un lloc aïllat i molt estable des del punt de vista sísmic, ja que qualsevol tremor o el pas d’una camió proper quedaria registrat en l’instrument.

Per tant, el millor seria instal·lar un observatori en l’espai i això és l’objectiu del projecte LISA en el que tres detectors situats en forma de triangle equilàter a 5 milions de km cadascun estarien també lligats per llum làser. Malauradament, la no detecció d’ones gravitatòries en el LIGO i les retallades han fet postergar el projecte i, endemés ara li ha sortit un possible competidor que podria ser més econòmic que seria per mitjà d’interferometria atòmica. Es més econòmic, segons sembla perquè el triangle equilàter que caldria formar seria de només 1.000 km de costat. Endemés seria molt precís: una ona gravitatòria que allargués el costat del triangle en només una bilionèsima de mil·límetre seria detectada.

Aquesta nova finestra a l’univers, la de les ones gravitatòries, és important per diverses raons, però en citaré dues. No podem veure més enrere en el temps de quan l’univers tenia 380.000 anys,  ja que abans, degut a la densitat de l’univers aquest era opac, és a dir els fotons no podien circular lliurament, una mica com tampoc podem observar l’interior del Sol. Però tant la teoria de la inflació com certs canvis de fase (quan els quarks es van reunir per a formar protons i neutrons) haurien d’haver produït ones gravitatòries, molt difícils d’observar, ben cert, però si tinguéssim detectors prou precisos les podríem observar i això seria una fita cabdal com quan es va observar la radiació de fons de l’univers, la primera foto de quan l’univers es va fer transparent a la llum quan tenia 380.000 anys. Una segona raó seria la possibilitat d’observar l’interior dels forats negres. Segons entenc, les ones gravitatòries sí es poden escapar dels forats negres.