dissabte, de maig 19, 2018

Què és el temps? De què està fet?


Què és el temps? De què està fet?

Estem tan acostumats a ell, que no parem atenció a aquestes qüestions. Potser fem bé, ja que una petita reflexió sobre el assumpte ens porta a llocs misteriosos i preocupants. Ens destrossa alguns dels fonaments que crèiem més sòlids de la natura. I, ens poc agafar, com a mínim, mal de cap!

A les fórmules de la física que vàrem estudiar a l'escola, la que va desenvolupar Newton, el temps apareix representat amb la innocent lletra t. És la t de la famosíssima velocitat és igual a espai partit per temps (v=s/t).

És el temps de la física clàssica. Un temps que existeix independentment de les coses, i que és immutable. Que es mou arreu a ritme igual.

Però des de començaments del segle XX, i gràcies a l'Albert Einstein i la seva relativitat, primer especial i després general, avui sabem que el temps és afectat per la gravetat i per la velocitat.

El rellotge d'un vianant no marca el temps al mateix ritme que el rellotge del veí del cinquè, simplement perquè aquest està més elevat i nota menys la gravetat del planeta. El seu rellotge, el ritme de la seva vida, va més ràpid que al carrer.

D'acord. Les diferències són minúscules. Tan petites que només amb els rellotges més precisos que té la humanitat som capaços de notar-ho. Però només cal allunyar-se una mica més, fer que en lloc del cinquè pis sigui un gratacels, i les diferències ja s'aprecien més. I si ens alcem molt, com els satèl·lits que tenim a centenars o milers de quilòmetres d'alçada, aquestes diferències en la mesura del temps són increïblement notables. Tant, que si no corregíssim la lectura que ens donen els satèl·lits GPS llegiríem errors de 9 quilòmetres quan ens deixéssim guiar per ells. 9 quilòmetres per dia, acumulables! Tot perquè el seu temps va diferent al nostre.

No, no és cap problema dels rellotges. És la vida que transcorre a ritme diferent.

Amb la velocitat passa un xic el mateix. Quan la velocitat relativa d'un objecte és molt alta, el seu temps batega més lent. Cal dir que aquest efecte és encara més enigmàtic que el de la gravetat. Pensem-hi un moment: no hi ha res que sigui una velocitat absoluta. És a dir, tot es mou en relació a una altra cosa, i, si no hi ha acceleració, tothom pot reclamar que està quiet i que són els demés els que es mouen. Llavors, a qui se li accelera el temps, si no hi ha moviment absolut? Com sap la natura a quin dels 2 objectes fer envellir més poc a poc si tots 2 es mouen un en relació a l'altre? Bé, el misteri es resol només quan un dels objectes es frena o s'accelera, per a posar-se al costat de l'altre i poder comparar els seus rellotges. Llavors queda clar qui s'ha estat movent (aquell que ha patit l'acceleració o la frenada) i la natura passa la factura de l'envelliment prematur al que ha seguit "immòbil".

Bé, la qüestió és que, companys, el temps és diferent en funció del lloc on siguis. Sí, fins i tot és diferent al teu cap que als teus peus (els pèls del cap envelleixen més ràpid que els dels peus). A cada lloc de l'espai, la t del temps pren un valor diferent!

Quin desastre per a la física! Totes aquelles fórmules, amb la t! I ara ens preguntem... quina t? La d'aquí? La t a la Lluna? La de Barcelona al Tibidabo o la de la Barceloneta? La d'un centímetre més enllà?

I és que no existeix res que s'assembli a un temps immutable.

Llavors, què és el temps? De què està fet?

Estem habituats a pensar en el temps com un ens que va sempre endavant. La nostra vida quotidiana és plena de frases i dites. Diem que el temps passa, parlem del present, del passat i del futur com coses diferents, totes elles basades en el temps. Però què passaria si, en realitat, no hi hagués res que forcés a que el temps anés cap endavant?

En tota la física, sigui la clàssica, la einsteniana, o la quàntica, no hi ha res que digui que el temps no pugui ser reversible. Res. Bé, amb una excepció.

Hi ha una disciplina de la física anomenada termodinàmica, que estudia coses com per exemple el pas del calor d'un cos a un altre, o el moviment creixent de les partícules d'un gas quan s'escalfa. Doncs bé, la termodinàmica té un principi, una fórmula, l'única en tot el món de fórmules de les físiques conegudes, que marca el que coneixem com la fletxa del temps. Que prescriu que el temps sempre ha d'anar cap endavant.

És la famosa llei de l'entropia, del desordre, que diu que, si no s'hi apliquen forces externes, el nivell de desordre a la natura sempre tendeix a créixer.

Per entendre com el desordre marca la fletxa del temps, pensem en un castell de sorra. Ens ha costat molt fer-lo, ordenar milions de granets de sorra per formar parets i almenares. Però sabem que si no el protegim, els elements de la natura, el vent l l'aigua el destruiran i tornaran la sorra al seu estat "natural" de desordre. La fletxa del temps: primer hi havia sorra desordenada; vàrem arribar i fer un castell; però després el castell es va anar destruint. No pas al revés. No pas l'aigua i l'aire van aixecar la sorra que, casualment, va quedar constituint un bonic castell.

Aquesta innocent fórmula, per tant, marca que el temps té una direcció preferida: cap al futur, cap a on creix el desordre de les coses (ara entens el per què les habitacions dels teus fills sempre estan desordenades?)

Respirem tranquils, doncs. No podia ser de cap altra forma. No sabrem què és el temps, però al menys amb la termodinàmica assegurem que va sempre endavant.

Lamentablement, aquest edifici mental és ben senzill de derruir. 

Què entenem per ordre i desordre? Diem que un joc de cartes està ordenat si els números segueixen un ordre creixent. O decreixent. O si les cartes estan agrupades per colors. O per pals.

Pensem. Quina és la probabilitat que, remenant el joc de cartes, totes elles quedin per ordre de pals i, dins de cada pal, per ordre numèric? Ínfima, direm. Quasi impossible. Però de fet és la mateixa probabilitat que quedin d'una altra forma en concret. Jo podria decidir, amb tot el dret del món, que l'ordre que vull obtenir és que els 4 números idèntics, amb independència dels pals, quedin agrupats. O que l'ordre bo és el 3 de cor, seguit de 5 de piques, del 9 de diamants, ... Una seqüència tan probable o improbable com qualsevol altra.

És a dir, què és l'ordre? És fer un castell de sorra? Per què no és que els grans quedin distribuïts d'una forma específica, amb una seqüència concreta que algú ha decidit, tot i que a la vista ens sembli desordenat?

El tema és que si ens carreguem el concepte de l'ordre i del desordre destruïm la fletxa del temps. Esmicolem el poquet que ens quedava del temps, que ara no es veuria obligat sempre a avançar.

Llavors, què és el temps? De què està fet?

És inquietant i alhora meravellós que, amb tota la nostra ciència, no en tinguem ni idea del que és el temps, ni del que està fet. Un temps que és diferent en funció del lloc on et situïs. I que potser en condicions que encara no hem trobat, pugui retrocedir, dinamitant llavors els conceptes eterns de present, passat i futur.

Què és el temps? De què està fet?


Si vols saber més del tema, pots llegir els capítols dedicats al temps del meu darrer llibre "100 qüestions sobre l'univers": els rellotges d'en Dalí, o els bessons que envelleixen de manera diferent.




diumenge, de maig 06, 2018

No us ho perdeu: Júpiter en perfectes condicions de visibilitat


Aquestes són les millors nits per a observar Júpiter.

El gegant del Sistema Solar se situarà, durant els propers dies, en el que s'anomena oposició, que, com el nom indica, és la posició diametralment oposada al Sol vist des de la Terra. En altres paraules, Sol, Terra i Júpiter s'alinearan. Tècnicament, això passarà el proper 9 de maig.

És fàcil veure el per què la posició d'oposició fa que les condicions d'observació del planeta siguin òptimes.

En primer lloc, la distància que ens separa del planeta serà mínima pel que fa a l'any. Estrictament parlant, però, el moment de l'oposició (de l'alineament) no coincideix exactament amb el moment de la menor distància, efecte aquest degut a que les òrbites dels planetes no són circumferències perfectes. La distància mínima s'assoleix, en general, uns dies abans o després de l'oposició.

Que Júpiter se situï en el seu punt més proper a nosaltres es tradueix, lògicament, en una major mida del seu disc observat des d'aquí. També en una major lluentor en el cel nocturn.

En segon lloc, l'oposició permet que un planeta sigui visible al llarg de tota la nit. Com que és una configuració geomètrica, d'alineació, resulta que quan el Sol s'amaga per l'oest, el planeta en oposició comença a elevar-se per l'est (diametralment oposat, recordeu). És a dir, a la que es faci fosc, Júpiter ja circularà pel cel. De la mateixa forma, a l'alba el planeta es començarà a amagar per l'oest. Com veieu, el resultat és que es podrà veure durant tota la nit, creuant el cel d'est a oest amb el pas de les hores.

Per a un planeta tan llunyà com Júpiter, observar-lo justament en el moment de l'oposició no representa cap diferència de fer-ho, posem pel cas, unes setmanes abans o després. Amb això vull dir que Júpiter ja està molt ben situat des de fa setmanes, i seguirà així encara durant un parell de mesos. No hi ha excusa, per tant, per a no observar-lo.

I com observar-lo?

El mètode més simple és a ull nu. Sí, us sorprendrà la seva llum. No es pot confondre amb cap estrella, ja que lluirà de forma molt més intensa que cap dels demés astres nocturns (amb excepció de la Lluna, evidentment, i de Venus, que aquests dies podreu veure, durant un parell d'hores abans no s'amagui, sobre l'horitzó l'oest a primeres hores del vespre). A més, la seva llum no fa pampallugues, és fix (la llum de les estrelles, molt més allunyades que els planetes del Sistema Solar, es veu afectada per les distorsions que les capes d'aire de la nostra atmosfera produeixen). Mireu-lo. És una llum hipnòtica, ja veureu.


On heu de buscar-lo? El que deia abans: a primera hora del vespre/nit, cap a l'est. A mitja nit, al sud. I a la matinada, cap a l'oest. Però no us preocupeu, que el trobareu sense dificultat. Com comentava, no té pèrdua.

Si teniu uns prismàtics, dirigiu-los cap al planeta i us sorprendrà. Sense cap dificultat, podreu observar la seva circumferència lluent, i els seus 4 principals satèl·lits, anomenats galileians en honor al seu descobridor, Galileu. Aquestes llunes, Ió, Europa, Ganimedes, i Cal·listo, són tan brillants que es podrien arribar a distingir a ull nu, al voltant de Júpiter, si no fos perquè la llum del gegant ens encega.

Ja us asseguro que veure els satèl·lits és molt divertit, perquè varien la seva posició en qüestió d'hores. Recordeu on són, o dibuixeu la ubicació en un paper. Torneu a mirar al dia següent, i els trobareu moguts.

No en veieu 4? Ah... doncs és que algun d'ells estarà circulant justament pel darrera o pel davant del disc de Júpiter. Si teniu sort, potser el veureu sortir al cap d'uns minuts: un puntet de llum que apareix de sobte, ben junt al disc del planeta.

Fixeu-vos en com els 4 satèl·lits i Júpiter s'alineen. Tots ells orbiten aproximadament sobre el mateix pla.

Amb un telescopi petit, la cosa es torna encara més excitant. El disc del planeta comença a mostrar detalls colorits. Les capes altes de la seva atmosfera, plenes de gegantines tempestes, es deixen veure fàcilment, en forma de bandes de color ataronjat o groguenc, que creuen el planeta equatorialment. És evident que com més potent sigui el telescopi, millor, més detall observarem, però fins i tot amb un petit instrument distingirem els colors de l'atmosfera.

Intenteu observar-lo cap a la mitja nit, quan el planeta se situarà a la seva màxima alçada sobre l'horitzó. Com més alt està un objecte al cel, menys capa d'aire ha de travessar la seva llum per arribar als nostres instruments, i, per tant, menors són les distorsions que aquesta llum pateix.

Amb un telescopi mitjà, podreu també notar com el disc del planeta no és perfectament rodó: està comprimit en els seus pols, i la seva forma és lleugerament ovalada. La raó és que Júpiter està format per gasos, i gira en poc més de 9 hores! Una velocitat de gir enorme si la comparem amb la de la Terra (nosaltres girem en poc menys de 24 hores, i som 1.300 vegades menors que Júpiter!). Aquesta gran velocitat de gir, i la composició gasosa, fa que la forma del planeta es comprimeixi.

L'anomenada gran taca vermella, visible amb telescopis mitjans, és una enorme tempesta, més gran que la Terra, que s'ha estat observant durant centenars d'anys (annexo una fotografia de la NASA). La localitzareu al sud de l'equador (cura! els telescopis habitualment ens mostren imatges invertides, així que és molt probable que la trobeu al nord). No la veieu? Potser està al darrera. Espereu unes hores.

Sigui com sigui que l'observeu, sapigueu que la NASA té actualment una sonda orbitant aquell món. És la nau Juno, que porta, com a tripulants, 3 figuretes de Lego: una que representa al déu Júpiter, una altra de la deessa Juno, i la tercera que representa al gran Galileu.  Va ser una iniciativa de l'agència espacial americana per atraure l'interès dels més petits sobre l'exploració de l'espai.

Potser us interessarà saber, també, que molts dels satèl·lits de Júpiter (en té 69) són rics en aigua, i que l'escalfor provocada per l'enorme fricció gravitatòria que els genera Júpiter fa que aquesta aigua pugui ser líquida, a pesar de la distància al Sol a la que es troben.

Per exemple, Europa està totalment cobert per una gran capa de gel, i per sota hi ha un immens mar líquid. Aquest satèl·lit, un xic més petit que la nostra Lluna, és un dels principals objectius de l'exploració futura. Qui sap què podrien amagar les profunditats del seu mar subterrani!

Amb el pas de les setmanes, lentament, Júpiter anirà deixant el seu regnat nocturn i el cedirà a Mart, que se situarà en òptimes condicions, en oposició, durant el mes de juliol.

Però fins que això no passi, el gegant del Sistema Solar serà el protagonista absolut de les nostres nits.


Categories

Estels i Planetes

TOP