Les teories de supercordes permeten esperar la unificació de la
mecànica quàntica amb la gravetat. Això constituiria
una teoria unificada que cobriria tots els fenòmens físics,
el fonament de tot el que existeix. En aquest sentit es parla de llei final
(final law).
En aquest article assenyalo preguntes que quedarien pendents després
de la llei final, i que per tant matisarien l'adjectiu final i
fonamental. Aquestes preguntes fan referència a la
insuficiència de les explicacions que tenim per justificar la diversitat
i complexitat que trobem a l'univers. D'una banda les mateixes lleis fonamentals,
i el mateix conjunt de condicions inicials, a més d'explicar l'univers
que tenim, en podrien explicar molts d'altres, per exemple, universos sense
vida. La llei final doncs, no ens explica perquè aquest univers i
no un altre. D'altra banda, les propietats funcionals de les estructures
d'alt nivell, com per exemple els organismes vius, semblen, fins a un cert
punt, independents de les propietats dels seus components. Si podem concebre
lleis finals alternatives que poguessin donar raó del mateix
univers que tenim, resultaria que la microestructura de l'univers no és
tan fonamental com crèiem.
El 28 de maig de 1996, en una conferència al Museu de la Ciència,
el premi Nobel professor Weinberg, deia que les preguntes que fem sobre el
món reben, per part de la ciència, respostes que depenen de
l'entorn donat i principis o lleis universals. Aquestes lleis cobreixen diferents
dominis, com podrien ser l'economia, la psicologia, la biologia, la
química. Els objectes es poden descompondre i descriure en termes
d'objectes d'un nivell més fonamental. Així arribem als onze
tipus de partícules elementals de la física, i el model
estàndard de la teoria quàntica de camps. Per poder integrar
la força de la gravetat descrita per la teoria de la relativitat general
d'Einstein, la física teòrica proposa un nou tipus d'entitats,
les supercordes, corbes tancades en un espai de 10 dimensions. Els estats
quàntics de les oscillacions d'aquestes cordes es podrien entendre
com els estats de les partícules en l'espai temps. I aquests estats
inclourien la gravetat.
Aquest objectiu, que encara pot tardar algunes dècades en assolir-se,
suposaria la fi de la física teòrica. Això no suposaria,
evidentment, la fi de la ciència, ja que molts fenòmens, per
exemple la meteorologia, són massa complicats per explicar-los en
termes fonamentals. I no només són massa complicats sinó
que no estem interessats en un munt immens de llistats d'ordinadors descrivint
trajectòries i estats de partícules elementals. En el mateix
sentit, Hawkins diu que (Hawkins p. 109) "fins i tot si aconseguim una teoria
unificada completa, no serem capaços de fer prediccions detallades
excepte en les situacions més simples. Per exemple, ja coneixem les
lleis físiques que governen tot el que experimentem a la vida corrent.
Com va dir Dirac, la seva equació és la base de gairebé
tota la física i la química. Però només hem estat
capaços de resoldre l'equació pel més simple dels sistemes,
l'àtom d'hidrogen compost d'un protó i un electró."
No es tracta, doncs, d'objectar al caràcter final de la teoria unificada
basant-nos en que no ens dóna una potència de predicció
absoluta. Això no ho pretén ningú. Tampoc es tracta
d'apuntar les dificultats del reduccionisme. Per la discussió que
ens interessa aquí, donem per fet que qualsevol objecte de l'univers
està format per partícules elementals, i que es compleix el
tancament causal de la física, és a dir, que no es pot afectar
un sistema per causes no físiques, per causes no descriptibles per
la teoria unificada. La física teòrica ens explica doncs què
són les coses (partícules elementals) i quines lleis les regeixen
(el model estàndard). Però també li demanem que ens
expliqui com han arribat a ser així. L'explicació ens la dóna
la cosmologia, les teories sobre l'evolució de l'univers, que combinant
els resultats de l'astronomia i l'astrofísica amb la física
de les partícules elementals (Cf. Weinberg) proposa el model
estàndard del Big Bang amb un estat inicial singular, un gas
de partícules gairebé homogeni a molt alta densitat i temperatura.
Comença una expansió, es forma hidrogen i fluctuacions de densitat
de matèria (Cf. Peebles , p. 35) fan que el gas es concentri en
galàxies i estrelles iniciant els processos de combustió nuclear
que generen la diversitat d'elements (Cf. Clayton p. 516). Més endavant,
en un sistema planetari amb certs elements i determinada distància
d'una estrella, es poden donar les condicions per que aparegui la vida, una
autoorganització de la matèria (codificació
DNA-proteïnes) com a resultat d'amplificació de fluctuacions
lluny de l'equilibri (Cf. Eigen). La teoria d'evolució de les
espècies explica la diversitat d'organismes. Finalment, la conjunció
d'una sèrie de circumstàncies (augment de la capacitat cranial,
facultat d'emetre sons articulats, marxa erecta, etc.) fa que l'homo
sapiens adquireixi unes capacitats cognitives que permetran que
l'evolució cultural rellevi l'evolució biològica (Cf.
Cavalli-Sforza, i Harris cap. 2), apareixent una diversitat de productes
culturals.
La física teòrica i la cosmologia, ens donen una visió
de conjunt poderosíssima, un marc teòric fonamental, una
comprensió de l'univers com mai havíem tingut. S'ha aconseguit
dur al sistema més gran que podem tractar, el procediment d'explicar
l'evolució del sistema a partir d'un conjunt de condicions inicials
i les lleis de la física. Podríem dir que aquestes condicions
inicials (CI) més les lleis de la física (LF) constitueixen
un conjunt d'axiomes (CI+LF) que ens permet obtenir qualsevol proposició
P que descrigui un estat de coses de l'univers que tenim. És obvi
que no pretenem que això es pugui dur a la pràctica. És
més fàcil veure com resulta implausible negar que qualsevol
P s'obtingui de (CI+LF). Això voldria dir que, o bé hi ha estats
de coses P inexplicables, o bé que cal modificar (CI+LF). Això
darrer equivaldria a refinar les lleis fonamentals o la descripció
de les condicions inicials, i tornaríem a plantejar el mateix. El
que tenim doncs, és un seguit d'estats de coses, relacionats causalment
per les lleis de la física.
El problema que té aquesta concepció és que no queda
clar com apareix la diversitat i l'ordre, donat que partim d'unes condicions
inicials pràcticament homogènies. Com pot ser que: (CI+LF)
® diversitat? Parafrasejant la pregunta metafísica de Heidegger
"perquè hi ha alguna cosa en lloc del no res?", ens podem demanar
perquè hi ha diversitat de coses en lloc d'un univers homogeni?
Perquè en lloc d'una sopa en equilibri hi ha hidrogen, estels,
fòsfor, alanina, la Drosophila, pomeres, austrolopitecus, destrals,
la llengua grega, el parenostre, palaus renaixentistes, la geometria diferencial
i Congressos de filosofia de la ciència?
L'esbós que hem fet abans de l'evolució de l'univers pretén
respondre aquesta pregunta. Notem però, que cada vegada que apareix
diversitat o una estructura més complexa, no es tracta d'un pas necessari,
ni tan sols probable. Cal suposar que hi ha hagut una fluctuació oportuna,
l'ocurrència d'una possibilitat entre moltíssimes d'altres.
Això vol dir, que en realitat, i tal com era d'esperar, el nostre
conjunt d'axiomes (CI+LF), correspon a un model descriptiu probabilista,
dins del qual hi ha aspectes que la teoria descriu estadísticament.
Evidentment, això és una trivialitat, ja que a ningú
se li acut que el que es pot escriure en unes poques pàgines, la
descripció de les condicions inicials al Big Bang i el model
estàndard de la física teòrica, hagin de permetre obtenir
totes les altres proposicions. El que m'interessa remarcar, és que
en tractar-se d'un model que inclou fluctuacions i tractament estadístic,
ja no podem mantenir que (CI+LF) ens donin un únic conjunt de proposicions
P corresponents a l'univers actual. Les mateixes condicions inicials CI i
les mateixes lleis de la física LF explicarien molts d'altres universos,
universos diferents segons quina de les possibilitats o fluctuacions igualment
probables han tingut lloc, per exemple universos amb menys elements
químics, sense vida, o amb una forma d'organització diferent
de codificar proteïnes, etc. Així (CI+LF)®U, però
també (CI+LF)®U', (CU+LF)®U'', etc.
Aquelles estructures que fan que aquest univers sigui divers i fascinant,
en lloc d'un gas avorridíssim, depenen de possibilitats molt improbables
(tal com apuntava Monod). Resulta que el nostre marc teòric fonamental
no explica perquè aquest univers i no un altre.
Podem proposar com a nou marc teòric fonamental (CI+LF) juntament
amb les fluctuacions o ocurrències improbables CI+LF+(fi+fj+...) ®
U, però resulta una mica contradictori dir, d'una banda, que tenim
un marc estadístic, i de l'altra que ha d'ocórrer exactament
una possibilitat determinada. Ens segueix mancant una comprensió de
l'aparició de diversitat.
Esmentem alguns dels progressos que s'han fet per avançar en aquesta
comprensió (Artigas 1991). Ja de fa molts anys, el desenvolupament
de la termodinàmica no lineal en situacions fora de l'equilibri ha
permès superar la dificultat que suposava el segon principi de la
termodinàmica com a criteri evolutiu cap a estadis sempre més
desorganitzats. En sistemes, lluny de l'equilibri, poden aparèixer
estructures biològiques a partir d'amplificacions de fluctuacions
que condueixen a un nou estat on es poden mantenir estructures dissipatives
que mantenen un ordre dins del sistema a expenses d'un augment de desordre
de l'entorn. Però notem que hem de seguir recorrent a la noció
de la fluctuació adequada. D'altra banda, els estudis sobre caos i
teoria de catàstrofes, mostren com hi ha un ordre simple subjacent
sota una aparença caòtica. Aquesta és una línia
de recerca molt activa, però més aviat ens informen d'ordre
subjacent més que no pas de com apareixen estructures a partir de
situacions estadístiques. Són d'un gran interès els
treballs de Varela (1982, 1991) on es proposa el concepte d'autopoiesi
per descriure el fet que en les noves estructures hi ha dos elements que
depenen mútuament l'un de l'altre. Així, podria semblar que
per que es doni la vida, n'hi prou amb que aparegui el programa genètic
de codificació de proteïnes a partir de DNA. Però la
codificació no es pot dur a terme si no existeixen ja els seus productes,
les proteïnes. El mateix passa en la cèllula entre la membrana
que l'individualitza i els processos que tenen lloc a dins. Això encara
ens dificulta més la comprensió de l'emergència
d'estructures, ja que en tots els casos que hi ha causalitat circular, no
n'hi ha prou amb què aparegui un dels dos elements (gràcies
a alguna fluctuació oportuna lluny de l'equilibri), sinó que
han d'aparèixer els dos alhora!
En filosofia de la ment, Putnam va introduir el funcionalisme per assenyalar
que els estats mentals es caracteritzaven, no tant per la seva realització
neuronal, com per les relacions amb altres estats mentals (Cf. Putnam, o
García-Carpintero). Dins de la mateixa àrea, i pel que fa a
la reducció de propietats mentals d'alt nivell a propietats de fets
neurals, Horgan (1993, 1994) afirma que són fortament neutrals pel
que fa a la seva realització en un suport o altre.
Aquesta concepció la podem estendre al nostre plantejament. Hem dit
que el marc teòric fonamental (CI+LF) explica el nostre univers U,
però que també en podria explicar molts altres U', U'', etc.
Plantegem-nos ara el contrari, seria possible un univers macroscòpic
semblant al nostre, amb organismes biològics, éssers humans
amb capacitats cognitives, etc,. però construïts amb un altre
conjunt de partícules elementals i lleis fonamentals? Pensem per exemple
en les peces d'un mecano (cargols, femelles, bigues planxes) a partir de
les quals podem construir diferents models, una grua, un vehicle, etc. És
possible construir models amb les mateixes funcions, una grua que elevi objectes,
un vehicle que es desplaci, a partir d'un conjunt de peces diferents procedent
d'una altra marca. Les peces poden variar en mida, procediment de cargolar-se,
color, etc. mentre permetin construir models amb les mateixes propietats
macroscòpiques. Això voldria dir que tenim els mateixos objectes
macroscòpics, amb diferents conjunts de partícules elementals
(les peces del mecano). O per posar un altre exemple, en el cas dels programes,
podem tenir els mateixos programes d'alt nivell, com un processador de textos,
realitzats sobre llenguatges diferents. Si considerem "iguals" universos
amb objectes complexos (allò que fa interessant un univers) funcionalment
semblants, encara que difereixin en els seus components bàsics,
tindríem que hi pot haver diferents conjunts de partícules
elementals, lleis de la física, i condicions inicials, que ens donessin
el "mateix" univers: (CI+LF) ® U, i també (CI+LF)' ® U, o
(CI+LF)'' ® U.
D'aquí se'n segueix que no importa tant la forma concreta de les peces,
com les seves possibilitats de formar part d'estructures. En aquest sentit
el repertori de partícules elementals i les seves lleis deixen de
ser fonamentals per explicar els objectes complexos. Per exemple, podem tenir
tota la biologia sense neutrinos? No podem imaginar la biologia sense el
carboni, ni una biosfera sense una font d'energia com la llum solar. Però
per exemple, sí que podem imaginar una constant de Hubble diferent,
que donaria lloc a un univers més petit o més gran, més
antic o més jove. I totes les nostres observacions macroscòpiques,
la nostra història, o bé el que Mosterín (1991) anomena
l'univers observable que experimentem, a diferència dels models de
l'univers intelligible, quedarien exactament iguals.
(1) Amb això no vull apuntar cap a
l'instrumentalisme, sinó al fet que, fins i tot si mantenim la realitat
de les partícules elementals (les peces del mecano), i sabem desmuntar
els objectes complexos, encara no tenim una bona explicació de com
apareixen i com es mantenen (Agazzi (1988 p. viii) parla de causalitat en
sentit estàtic pel que fa a l'estabilitat dels agregats, i
causalitat en sentit dinàmic pel que fa a l'origen de les
estructures). I aquesta comprensió és tan fonamental com la
llista de partícules elementals i les seves lleis.
(1)
Incidentalment, això posa de manifest la irrellevància
més absoluta de les discussions que impliquen Déu i la teologia
amb qüestions sobre el Big Bang i l'origen de l'univers. A no ser que
reduïm la Bíblia al llibre del gènesi, i la teologia al
tema del primer motor, podríem dir que Déu té més
a veure amb la psicologia, la història, la llibertat i la moral, que
no pas amb l'expansió de l'univers.
Agazzi, E. (1988) "Introduction" a Agazzi, E. i Cordero, A. (eds.) Philosophy
and the origin and evolution of the universe, Dordrecht: Kluwer.
Artigas, M. (1988) "Emergence and Reduction in Morphogenetic Theories" a
Agazzi, E. i Cordero, A. (eds.) Philosophy and the origin and evolution of
the universe, Dordrecht: Kluwer.
Cavalli-Sforza, F. (1994) Qui som, història de la diversitat humana,
Barcelona: Enciclopèdia Catalana.
Clayton, D. (1970) Principles of Stellar Evolution and Nucleosynthesis, New
York. McGraw-Hill.
Eigen, M. (1971) "Selforganization of Matter and the Evolution of Biological
Macromolecules", Die Naturwissenschaften, pp. 465-523.
García-Carpintero, M. (1992) "El funcionalismo" a Broncano, F: (ed.)
La mente humana, Madrid: Trotta.
Harris, M. (1983), Antropología cultural, Madrid: Alianza, 1990.
Hawking, S. (1985) "Is the End of Theoretical Physics in Sight?" a J.Boslough
ed., Beyond the Black Hole. Stephen Hawkins Universe, London: Collins.
Horgan, T. (1993) "From Supervenience to Superdupervenience: Meeting the
Demands of a Material World", Mind, Vol. 102, pp. 555-86
Horgan, T. (1994) "Nonreductive materialism" a Warner, R. i Szubka, T. (eds.)
The Mind-Body Problem, Oxford: Blackwell.
Mosterín, J. (1988) "What can we konw about the universe?" a a Agazzi,
E. i Cordero, A. (eds.) Philosophy and the origin and evolution of the universe,
Dordrecht: Kluwer.
Peebles, P. (1980) The Large-Scale Structure of the Universe, Princeton:
princeton University Press.
Putnam, H. (1975) Philosophical Papers, vol. 2, Mind, Language, and Reality,
Cambridge: Cambridge University Press.
Varela, F. i Maturana, H. (1982) Autopoiesis and Cognition, Boston Studies,
vol. 42.
Varela, F. i Dupuy, J. (eds.), (1991) Understanding Origins: contemporary
views on the origin of life, mind, and society. Dordrecht: Kluwer.
Weinberg, S. (1977) Los tres primeros minutos del universo, Madrid: Alianza.
1978.