Sobre el funcionament del món

Una consideració del coneixement científic




Jo
Sóc allò en el que el món es retrata i ressona amb ell mateix
Reflexió:
La consciència; aquesta mena d'empremta del món en la paret sensible d'una cambra amb un forat ( la cova?) on és? La cambra i l'empremta són part del món. La sensibilitat és meva?
Sensibilitat:
Em venen al cap les paraules, gustos i valors. Són els camins de l'harmonia i de la ressonància. En la nostra cambra de la consciència el món ressona amb ell mateix i soc.






Introducció
El coneixement científic pretén entendre d’una manera racional el comportament del que ens envolta. Aquest coneixement va des del que adquirim a través de la nostra experiència vital fins als darrers avenços de la recerca científica.

Podem considerar la ciència com un retrat que s’ha fet el col•lectiu humà de com funciona el món. Retrat o model, com vulgueu. És un model racional: de l’experiència s’han destil•lat uns principis bàsics dels quals es dedueix racionalment el comportament del que ens envolta.

La sola possibilitat de fer aquest retrat, per incomplet que sigui, ja mostra que tant el món com la nostra ment estan brodats en el mateix teixit, és a dir que tenen correspondències que permeten fer-lo. Sense una lògica en el comportament del món, de poc serviria la lògica de la ment.

Què caracteritza la ciència a més de sorgir racionalment de l’experiència? Doncs, que l’encerta, en el sentit que permet fer prediccions que es compleixen d’una manera satisfactòria.

L’èxit que ha tingut la ciència és impressionant. No hi ha fenomen natural d’importància, d’aquells que feien por als nostres avantpassats, que no creiem que es pugui explicar científicament: les malalties, el moviment dels astres, el llamp, la pluja, la reproducció, la mort, etc... Potser algunes parts de la mecànica quàntica i de la cosmologia i també el comportament dels animals, incloent l’home, i de les seves societats se n’escapen una mica encara.

Al redós del coneixement científic, junt amb la possibilitat que tenim d’actuar sobre el món i modificar-lo, s’ha anat desenvolupant una tecnologia que va canviant el funcionament de la societat.
Per altra banda, potser el món té coses que ni tan sols podem percebre (no tenim els sentits, ni les eines, ni la ment per a fer-ho). El món no està fet per a nosaltres, a nosaltres ens ha fet aparèixer el món i l’evolució ha fet aparèixer el pensament racional.
Jo percebo coses a través dels sentits, però també em percebo a mi mateix, la meva ment i les seves emocions. És com el món interior i el món exterior.

I a més prenc decisions que modifiquen el món



Vocabulari bàsic

Per tal de fixar el significat d’alguns termes d’us corrent donem un petit vocabulari, que no és complet, fa servir conceptes amb el significat donat per l’ús que suposo que en fem i que a més es mossega la cua: un concepte entre en la definició de l’altre i l’altre a la de l’un.

- El món: tot el que és susceptible de percepció

- Jo: una part del món, que el percep i em percep i amb medis per a actuar-hi

- Els altres jos: altres com jo amb qui em puc comunicar

- La interacció: la influència d’una part del món en una altra

- La percepció: la interacció del món envers jo. Jo percebo el món amb els sentits i la ment

- La observació és la percepció seleccionada pel jo

- La ment: la part del jo que rep les percepcions i les processa

- La realitat: el que percebem

- La consciència: La percepció del jo

- El pensament: el funcionament de la ment

- L’experiència: el conjunt de les meves percepcions conscients

- La memòria: la manera en que la ment guarda l’experiència

- El coneixement: la imatge mental del món

- La lògica: estructura de la ment que en correspondència amb l’estructura del món percebut permet fer-ne models racionals

- El llenguatge: eina per a estructurar, guardar i transmetre les explicacions

- La raó: és l’aplicació de la lògica i el llenguatge per a pensar

- La ciència: l’explicació del funcionament del món; un model racional basat en el coneixement


Estructura del coneixement científic

El coneixement científic: és el coneixement estructurat mitjançant la reducció del més complex al més elemental, basat en la lògica i la consistència experimental.

El nostre coneixement científic del món s’estructura com una piràmide, a la base tenim la física i a redós d’ella la química i la cosmologia amb les seves lleis prou deterministes, encara que quan tractem de la mecànica quàntica o de la matèria agregada hem de fer servir la probabilitat.

Per sobre, en la complexitat i l’emergència de nous comportaments, formant un segon pis de la piràmide, hi tenim la biologia, la ciència del éssers vius, on impera la física (química), però on ha aparegut la reproducció i amb ella la evolució, el darwinisme: herència, mutació, ecologia; respectant les lleis de la física, però en un món massa complex per a haver-lo reduït tot a la física, que arriba força lluny en explicar el que observem, encara que la complexitat priva de seguir tots els detalls i s’han d’inventar, i observar, nous elements emergents.

Amb la biologia apareixen el cervell i la ment i amb ells s’arriba a un tercer pis de la piràmide, on apareixen la consciència i la possibilitat d’influir voluntàriament sobre el món.

Bastits amb això tenim l’ecologia, l’antropologia i la sociologia, és a dir, els individus agrupats en nínxols prou complicats, que potser donaran pas a una mena de ments socials.

I per sobre de tot una cosa que anomenaré filosofia, que és el tractar d’entendre tot això.

En aquest escrit intento fer un resum de l’explicació que dóna la ciència de com funciona el món, i com els estrats superiors de la piràmide es recolzen en els de sota.

Per altra banda és des de dalt que pretenem retratar, és a dir, entendre, com funciona el món. Hi ha doncs un “jo” que pretén posar ordre als seus pensaments per a lligar causes i conseqüències. Què és aquest “jo”, aquest ull que el món obre per a veure’s ell mateix? L’explicació d’això, la seva incorporació al nostre coneixement de com funciona el món, es troba al final del camí, és al vèrtex de la piràmide.




La piràmide del coneixement científic

De més bàsic a més dependent dels anteriors, el coneixement científic s’estructura, formant una mena de piràmide, en els següents camps:

- La física, que dóna el comportament de la matèria i l’energia

- La biologia, on els seus elements es reprodueixen i es diferencien

- La ment, que retrata el món i li sembla que el pot canviar

- La sociologia, on els éssers vius s’imbriquen per a formar noves estructures

La química, la geologia, la cosmologia i part de la tècnica, les considerem part de la física.

L’ecologia forma part de la biologia o de la geografia

La psicologia i l’antropologia tracten dels humans, les seves ments i els seus hàbits.

La sociologia sorgeix de l’ecologia quan tracta d’agrupament d’humans

La tecnologia i l’economia queden incorporades a la sociologia.

Per sobre hi ha la filosofia, que tracta d’entendre com som i la nostre relació amb el món.

I fent costat a tot això tenim la raó, el llenguatge i el seu derivat, la matemàtica, que forneixen les eines de tractament i d’expressió.

A cada un dels pisos de la ciència que hem establert: física, biologia, ment i sociologia, Podem distingir diversos escenaris segons el coneixement que en tenim i segons les eines que fem servir.









Les eines per explicar el món

L’explicació de l’estructura i funcionament d’aquests pisos de la piràmide es recolza en la ciència de la seva pròpia manera, fent servir diverses eines , com són la observació, l’experimentació, la comunicació, la raó i el llenguatge, amb la matemàtica inclosa i fins i tot la conformació dogmàtica de la ment.

Per a començar la remuntada de la piràmide que contemplem, el primer seria la l’explicació del comportament dels ents físics elementals que, per cert, no fa gaire que estan sobre el terreny de joc de la ciència, però que avui s’han tornat la base indispensable: partícules i camps, que suposem que constitueixen el món, i que tot el demés és producte del seu comportament.

Per a explicar el comportament de les partícules elementals i els camps associats es fa servir la matemàtica: equacions diferencials en els contextos de la geometria diferencial i de la topologia on retratem les seves peculiaritats rellevants.

La cosa es complica quan considerem la interacció entre aquests elements, encara que la física ens en proporciona explicacions. És així com apareix la matèria agregada: gasos, líquids, sòlids, plasmes, condensats de Bose-Einstein, etc.. I potser també la matèria i l’energia fosques.

És en aquest nivell que ens trobem amb la mecànica dels medis continus, amb els cossos rígids, amb el seu comportament descrit per Newton i Euler mitjançant equacions diferencials, la mecànica de sòlids elàstics descrita per Cauchy, que va introduir els tensors, la mecànica de fluids amb les equacions d’Euler i de Navier Stokes, els gasos i la termodinàmica descrita per Boltzman i l’electromagnetisme descrit per Maxwell amb les seves equacions en derivades parcials. Les descripcions del comportament dinàmic es fan amb equacions diferencials: ordinàries en el cas de cossos rígids i amb derivades parcials en el cas de medis deformables.

I posats a dir no podem passar per alt les diferents formes estructurals de gasos, líquids, sòlids amb participació de camps energètics com poden ser els components de l’univers o la xarxa de subministrament d’energia elèctrica.

En la matèria ocupant espai es presenta el mecanisme morfogenètic, en que es pot perdre la distribució uniforme. Tal és el cas en la formació i distribució d’astres a l’univers o la formació de dunes al desert, o de cristalls (diamants!). I no cal dir del creixement dels éssers vius a partir d’una cèl•lula. Aquest mecanisme s’explica perquè les distribucions uniformes d’equilibri de les equacions diferencials que descriuen el procés no són estables, i es bifurquen, apareixent nous equilibris atractors que presenten “formes” no uniformes, és a dir, la matèria es distribueix formant patrons més o menys regulars. La formació de vòrtexs a un fluid, que és prou regular, pot desembocar en un procés turbulent, on els models matemàtics encara no han pogut penetrar gaire.

I d’aquí, és clar, passem a la química, on, ara sí, es té en compte el comportament de les partícules elementals per formar els compostos, tal com explica la teoria de l’enllaç químic que es recolza en la mecànica quàntica. La descripció de la formació de compostos, és a dir la cinètica de les reaccions, també vé donada per equacions diferencials.

A la química apareix també el mecanisme morfogenètic. Per exemple en un contenidor amb diversos reactants en dissolució, les seves concentracions es poden distribuir seguint un patró no constant si el seu volum és prou gran.

I d’aquí saltem a la biologia, que es caracteritza per què els seus individus, els éssers vius, es reprodueixen, en la que la química (orgànica) és de fonamental rellevància i on les equacions diferencials intenten retratar el funcionament de l’organisme, tant el reproductiu, com el dinàmic, (com pot ser el funcionament del cor o de les neurones), i el metabòlic. En general la matemàtica té poc èxit en retratar el funcionament dels éssers vius: són massa complicats.
El mecanisme morfogenètic s’hauria de fer càrrec d’explicar les configuracions de l’organisme durant el seu creixement.

La reproducció biològica fa aparèixer un nou element que influeix pregonament en tot el desenvolupament del món; es tracta de la evolució: al reproduir-se els éssers vius es produeixen mutacions que diferencien la progènie. Com que la supervivència és a voltes difícil i
els recursos poden ser escassos només sobreviuen aquells que tenen els trets més favorables per a la supervivència.

L’evolució ha produït la ment, que ubiquem en el cervell dels animals i que fem responsable d’un nou pis de la piràmide i introdueix un factor difícil d’explicar: la possibilitat d’actuar volitivament sobre el món i canviar d’aquesta manera el comportament del mons físic i biològic.

La ment, amb la seva capacitat de prendre decisions, és la responsable del comportament dels animals i dels humans, que desemboca en el seu comportament col•lectiu.

En un procés ecològic-sociològic el procés morfogenètic també és de la màxima importància. Per exemple explica la distribució de poblacions de característiques diferents en el espai social o geogràfic.

Aquest procés morfogenètic s’imbrica amb el procés dinàmic i amb el procés evolutiu darwinià, tant a l’ecologia, com a la societat. I fins i tot en el cervell, en la ment, on diferents configuracions estan en competència per a un funcionament més avantatjós, o potser podríem dir més adaptat.

En el procés complex del comportament del món hi ha incontables possibilitats de canvis, i incontables canvis que s’efectuen. Tenen una vida més llarga els que s’imposen en competència amb la resta. Aquest és el mecanisme de l’evolució, que trobem en l’origen dels éssers vius, en l’ecologia i en la sociologia, modulant el procés del canvi i escollint el que permet la seva supervivència i reproducció.

En aquest sentit el cervell s’adapta a les informacions rebudes i les adopta, modifica i transmet. Això explica les religions, el llenguatge,
la ciència, la tecnologia, la filosofia i també la moda, l’èxit de la propaganda i dels anuncis, i dels “mass media” i, és clar, de la política.



























L’espai i el temps

El substrat sobre el que edifiquem la nostra explicació del món prové de la percepció del món que tenim a través dels nostres sentits. Tenen particular rellevància l’espai i el temps que apareixen a tots o gairebé tots els escenaris. Certament són abstraccions creades per la nostra ment i que al llarg dels anys ens han demostrat la seva adequació.

L’espai i el temps pertanyen a la nostre visió quotidiana i a la ciència, i penetra en totes les nostres explicacions del món. Tot i sent producte de la nostra particular manera de percebre, l’espai i el temps han estat respectats en les elucubracions més agosarades.

Fins i tot quan es parla del naixement del nostre univers amb el big bang es fa en un marc d’espai i temps, i s’insisteix en com “creix” en els primers “segons”, portant les nostres concepcions a condicions que poc tenen a veure amb les que abasten els nostres sentits, i sembla que amb cert èxit. Fins i tot amb les extensions dels sentits que ens han proporcionat els telescopis i els microscòpis, les explicacions fent servir l’espai i el temps s’han mantingut. Es veu difícil retratar el món sense ells.

La nostra manera de veure l’espai està fortament establerta i recolzada per l’observació directa i per l’èxit de la seva utilització en la visió del món. Ens ve donat originalment pels nostres sentits de la vista i del tacte, que ens permeten orientar-nos, amidar, localitzar, etc.

El desgast, el creixement, els fenòmens periòdics, el moviment, són els que al ser observats han donat origen a la concepció d’un temps que s’escola. En aquest temps tenim un passat i un futur: és passat tot allò que s’ha realitzat, és a dir que forma part del que puc percebre, és futur tot el que està per realitzar-se.

Des del punt de vista de la vida quotidiana, la distinció entre passat i futur rau en si podem tenir-ne informació o no. Mitjançant la comunicació la informació és rebuda com pertanyent al passat, i no podem tenir informació del futur. En cert sentit és com si el temps fos un front que avança amb la informació.

Sigui com sigui, les concepcions de l’espai i el temps poden canviar segons l’escenari en que ens trobem; no és el mateix a la física quàntica, que a la física newtoniana, que a la termodinàmica.




Al nivell de la física

La física és la que s’encarrega de donar un model racional del comportament del món al nivell de la matèria i l’energia

Els protagonistes són l’espai, el temps, la matèria, l’energia, les partícules, els cossos, els camps, les forces, el moviment, les interaccions, etc.

La matèria i l’energia

La matèria i l’energia constitueixen dos aspectes de la mateixa problemàtica, i de fet en la visió moderna de la física quàntica són el mateix. En els sistemes macroscòpics la física ha donat una explicació prou satisfactòria amb la mecànica de partícules, de cossos rígids, dels medis continus i dels fluids ideals (compte amb la termodinàmica i la turbulència!) i amb l’electromagnetisme i la teoria de la relativitat. Es troba amb un problema per a integrar la gravitació a la mecànica quàntica i en explicar l’energia i la matèria fosques al cosmos, però ja se’n sortirà.

L’espai i el temps a la física

En la generalitat dels casos l’espai on es mou la física és l’espai en que els nostres sentits indiquen que estem localitzats i ens movem. Tenim la llargària, l’amplària i l’altura, i això ho abstraiem i ho portem a la física com l’espai tridimensional on passen les coses. L’extensió dels nostres sentits mitjançant les tecnologies emergents, que ens permeten percebre el molt petit i el molt gran, les ones i els camps de forces, ens poden conduir a la utilització d’espais diferents, abstrets de la matemàtica. Ja és així en algunes teories de la mecànica quàntica: la cerca d’una teoria unificada ja ens porta a través de cordes i d’altres eines a espais d’altres dimensions. Sempre “espais”, però.

El temps de la física clàssica, de les partícules i els cossos rígids, s’assembla a l’espai d’una dimensió, i s’hi pot anar tan endavant com endarrere. El temps newtonià, diguem-ne, no té passat ni futur. Si coneixem les lleis que determinen el comportament d’un sistema, per exemple en la forma de les equacions diferencials que retraten el comportament de cossos subjectes a l’atracció gravitacional, ja coneixem el seu passat i el seu futur. De fet quan llancem una nau a l’espai ja sabem què farà, al menys fins on arriben els nostres coneixements de la teoria i de que les condicions suposades es respectin.

Tot i que en els models newtonians d’interacció de cossos massius apareix la interacció gravitacional com a mútua (recordem el principi d’acció i reacció!), hi ha una interacció de l’un cap a l’altre i una altra de l’altre cap a l’un. Això certament també és així en la visió einsteniana del món, encara que la transmissió de la interacció pren un temps, que fa que la dinàmica sigui irreversible: les equacions diferencials del moviment contemplaran un retràs que farà que aquestes equacions no tinguin solució per al temps tirant enrere.

En la termodinàmica, degut al seu segon principi i al seu derivat, l’entropia, ens trobem també amb un temps que avança i no pot tirar enrere.

Els escenaris de la física

Els diferents aspectes i camps de coneixement de la física estan distribuïts en diferents escenaris, que no són mútuament exclusius. Una llista d’aquests escenaris, sense voler ser exhaustiva, podria ser:

-la mecànica quàntica
-l’electromagnetisme
-la teoria de la relativitat
-les radiacions
-l’òptica
-la mecànica de les partícules i els cossos rígids
-la mecànica dels cossos sòlids deformables
-la cristal•lografia
-la mecànica de fluids
-la termodinàmica
-la cosmologia
-la química
-les enginyeries

A cada escenari s’utilitzen conceptes i eines diferents, a la mesura dels fenòmens que estem tractant, per tal de tenir un model que ens permeti retratar, i per tant entendre, els fenòmens observats.












La mecànica quàntica

La mecànica quàntica es fa càrrec de proporcionar una teoria científica per a les entitats elementals que constitueixen el món físic.

En l’evolució de la teoria han anat canviant els conceptes clàssics d’ona i de partícula, de matèria i d’energia. La física contempla uns elements que interaccionen entre ells, però que no són retratables del tot amb la intuïció que hem obtingut a través dels nostre sentits naturals. Per altra banda li manca encara l’explicar més satisfactòriament la transició del món elemental al món macroscòpic.
I també queda pendent la incorporació de la gravitació dins d’una explicació unitària dels elements de la física.

En la mecànica quàntica es consideren dos móns: per una banda el dels “quanta” i per l’altra el món percebut, el que observem.

Més detalladament, en el model que avui ja en podríem dir clàssic, originat al primer terç del segle XX per Planck, Bohr, Schrödinger, Heisenberg, de Broglie i d’altres es proposen unes particules-ona (funcions d’ona) amb un comportament regulat per les equacions de Schrödinger o de Heisenberg. Per altra banda es tenen les "observacions", que són operadors (en diem “observables”) en un espai de Hilbert depenent del que volem observar (posició, moment, energia, etc,), en el que els vectors representen els estats de les partícules-ona.

Un procés de mesura d’un observable A sobre un estat físic descrit per un vector unitari v donarà un resultat que serà un valor propi de l’observable i l’estat físic passarà a ser un vector propi associat a aquest valor propi

La projecció del vector que representa l’estat en els vectors de la base, el redueixen a un o altre vector propi (del qual observem el valor propi associat) de l’espai de Hilbert corresponent a l’operador (se n’hi sol dir “observable": posició, moment,energia, etc.), amb una probabilitat proporcional al tamany de la projecció respecte a la original que era un vector unitari (aquí, perquè tot vagi bé suposem que tant els vectors propis de l’operador com el vector representant la funció d’ones original són unitaris). Aquesta última part, la "reducció" a l’observació és la que dóna més mals de cap. I dóna mals de cap perquè no està gens clar què vol dir "observació".

Per exemple, en l’experiment de les dues escletxes paral•leles que deixen passar fotons o electrons que produeixen bandes d’interferència a una pantalla, la determinació (mitjançant fotons) de per quina escletxa han passat anul•la la interferència; d’alguna manera la observació produeix el “col•lapse de la funció d’ona” és a dir el pas del vector original al vector propi de l’observable en consideració.

Un problema fonamental de la mecànica quàntica rau en la incertesa del que s’observa: Sembla que aquesta incertesa, l’aparició de la probabilitat en l’observació, és fonamental, és a dir insuperable. Hi ha científics (entre ells Albert Einstein) que atribueixen aquesta incertesa de la mecànica quàntica a l’existència de “variables ocultes” que no podem observar. Aquesta visió d’Einstein va ser contradita experimentalment gràcies a les propostes de J.S. Bell segons les quals una teoria de variables ocultes tindria prediccions diferents de les de la mecànica quàntica.

En P.A.M.Dirac, cap els anys 20 del segle passat, va revolucionar aquesta visió a l’introduir l’equació de l’electró dins del formalisme de la relativitat especial (és a dir la invariància sota les transformacions de Lorenz de les equacions). Per a fer-ho va haver d’augmentar de 2 a 4 les components de les “funcions-d’ona” dels objectes de spin 1/2, i en particular va incorporar l’spin de l’electró. De passada, seguint el principi d’exclusió de Pauli, que prohibeix que partícules de spin 1/2 coexistissin en el mateix estat quàntic, va parlar d’un mar d’electrons en el que un forat va ser el positró, que es va detectar experimentalment!

Aquesta teoria adopta la “teoria quàntica de camps” que incorpora la relativitat especial i el camp electromagnètic. S’ha desenvolupat a partir de les equacions de Dirac amb les aportacions de Richard Feynman i d’altres científics.

En la teoria quàntica de camps es consideren camps de forces que actuen els uns amb els altres. Les “partícules” queden identificades amb els seus camps.

Una peculiaritat d’aquesta teoria és el considerar que per anar d’un punt a l’altre les partícules segueixen simultàniament totes les possibles trajectòries, amb una probabilitat (amplitud) donada per una integral (que de vegades divergeix!).

Degut a aquestes integrals divergents s’han hagut d’introduir les teories “gauge” (connexions en un fibrat que relacionen les dinàmiques en diferents punts de l’espai d’estats) dins d’un procés denominat “renormalització”.

Les interaccions entre partícules (camps!) es poden retratar amb els “diagrames de Feynman”. Així en Feynman suposa interaccions amb positrons si anem en temps creixent, que es poden interpretar com a electrons si anem en temps decreixent.

Un primer pas exitós d’aquesta teoria pel que fa a la correspondència amb l’experimentació ha estat l’electrodinàmica quàntica, que retrata la interacció entre electrons i fotons.

Altres èxits estan en les interaccions entre les diverses “partícules” elementals que s’han anat trobant. Tenim així les interaccions dèbil, electromagnètica i forta. Així s’explica que els nuclis dels àtoms siguin possibles, per exemple.

La teoria també contempla els “entortolligaments” que fan que una partícula es pugui dividir en dues parts que poden estar a gran distància, però que el que li passi a una de les parts reverteix instantàniament en l’altre. També es parla de condensats de Bose-Einstein, que expliquen la superconductivitat i el comportament de l’heli líquid.

La teoria no incorpora encara a la gravetat, encara que el recent descobriment del bosó de Higgs (que té una massa gairebé de 200 vegades la d’un protó seria el responsable de la massa de les partícules i del consegüent efecte gravitatori), i queden molts punts per aclarir, com és, per exemple, la supersimetria que introdueix una imatge especular de les partícules elementals, encara que no se n’ha trobat cap de moment.






















L’Electromagnetisme

A l’electromagnetisme hem de parlar de les equacions de Maxwell, que retraten el comportament, a voltes intricat, dels camps elèctric i magnètic. Les equacions són invariants sota la transformació de Lorenz, i per tant s’adapten a la teoria de la relativitat restringida, és a dir sense gravetat.

L’òptica es refereix a les ones de freqüència lumínica, és a dir, responsables directament pel nostre sentit de la vista. Això la fa més pròxima a nosaltres que les teories on no tenim una evidència directament sensible del seu comportament.



























La relativitat

La teoria de la relativitat s’ha imposat a l’haver de posar-se d’acord la mecànica de Newton amb l’electromagnetisme de Maxwell. Amb el principi d’inèrcia de la mecànica es feia impossible detectar el moviment des de dins d’un sistema inercial, mentre que sí que és possible amb ones electromagnètiques. A la fi tot s’arregla fent les lleis del moviment invariants sota la transformació de Lorenz.

A resultes d’això i de fer la velocitat de la llum invariant en els sistemes inercials, resulta que hi ha una equivalència entre la massa i l’energia, que les distàncies i els intervals de temps s’escurcen si es miren des d’un altre sistema inercial.

La relativitat general prové d’incorporar-hi la gravetat en forma d’una mètrica donada per un tensor, que correspondria al potencial gravitacional, i d’igualar-la amb una constant multiplicada pel tensor
de matèria i energia.

S’obtenen així les equacions d’Einstein i un univers corbat.



















La física macroscòpica

La mecànica de Newton: els moviment de les partícules

-La mecànica celest

La mecànica de l’Euler: el moviment dels sòlids

-La dinàmica dels cossos rígids

La mecànica d’en Cauchy: els cossos deformables

- Elasticitat
- Viscositat
- Plasticitat
- Resistència de materials.
- Fricció
- Fractura


La mecànica de fluids

Euler , Navier-Stokes, Riemann

Equacions suïcides: les de Navier-Stokes

La condició de dues capes d’aigua lliscant l’una sobre l’altre és inestable: tendeixen a formar volutes que trenquen la uniformitat de la superfície que les separa. De fet si tenim el moviment d’un fluid movent-se en capes paral•leles amb un gradient de velocitat, amb el conseqüent esforç tallant degut a la viscositat, aquestes capes tendiran a barrejar-se quan aquest gradient és prou gran, formant vorticitats cada vegada més menudes, fins arribar al nivell molecular (turbulència): és el suïcidi de la regularitat que exigeixen les equacions de Navier-Stokes.

En el flux de Poiseuille, és a dir el flux dins d’un conducte cilíndric, un tub, es generen volutes en el contacte del fluïd amb la paret sòlida que el limita per un número de Reynolds suficientment gran. Sembla com si la fricció de la paret amb el líquid és la causant de la vorticitat. Aquesta fricció , com la viscositat, és un efecte molecular. Si s’incrementa el número de Reynolds suficientment, el flux es torna caòtic, turbulent.

Així mateix en la generació de la “Von Karman Street” passant un obstacle, la vorticitat es genera per la inèrcia que té el líquid en moviment, que desenganxa el flux de la superfície del sòlid, i posa el líquid movent-se depressa en contacte amb el líquid pràcticament estacionari.

Morfogènesi dinàmica: generació de vòrtexs

Fixem-nos en diversos casos:

- Volutes que forma el fum d’un cigarret encès
- Onades que forma el mar a l’arribar a la platja, que es cargolen i són apropiades per fer “surfing”
- L’all i oli que es nega, o no
- La divisió del fluid en anells quan es troba entre dos cilindres coaxials a partit de certa diferència en les velocitats de gir dels cilindres (flux de Couette)
- El “carrer” de von Karman

Són tots ells fenòmens deguts a la viscositat , és a dir a l’esforç tallant que exerceix una capa de fluid sobre un altre quan hi ha un gradient de velocitats transversal a la direcció del flux, i també al desenganxament del flux de la paret de l’obstacle (cas de la “Von Karman Street” ), o bé del seu enganxament (cas de la formació de volutes amb el contacte amb la paret en el flux de Poiseuille).

El cas de l’all i oli és prou sorprenent: quan es fa correctament, en el morter hi ha un flux laminar, però si s’accelera massa el moviment de la mà de morter les capes es barregen i l’all i oli es nega.

Sembla que és la interacció de les capes del flux laminar quan el gradient de velocitat arriba a un valor crític la que produeix el seu trencament. Potser perquè es produeix una vorticitat que fa que les capes es penetrin mútuament (Von Karman street y Poiseuille).


La geologia

La cristal•lografia

La mineralogia







La termodinàmica

-La teoria cinètica
-Birkhoff vs. Boltzman
-L’entropia
-L’equació del calor

També al parlar del temps hem esmentat que el comportament dels gasos, dels líquids, dels sòlids i de la matèria viva, és a dir, de la matèria agregada, tenen explicacions que no admeten un temps bidireccional. Això és degut a la complexitat que proveeix el gran nombre d’elements. S’ha fet servir l’estadística per a proveir una teoria acceptable. Ha sorgit de la observació el segon principi de la termodinàmica que dóna al temps un sentit de passat i de futur.

La probabilitat rau en el desconeixement precís de la interacció de partícules. En els experiments pot venir d’un pèl que s’observi una cosa o una altra, i quan hi ha desconeixement de la situació precisa apareix la probabilitat.

És així com per a explicar la termodinàmica dels gasos en Boltzmann considera el gas format per partícules (petites boles) elàstiques que obeeixen la mecànica clàssica. Com que no pot determinar el moviment de cada una de les partícules, no li queda més remei que donar una certa probabilitat de comportament a les col•lisions. És així com li apareix l’entropia i la fletxa del temps. Si per altra banda, fent servir amb Birkhoff la mecànica clàssica per a sistemes conservatius, hamiltonians, ens trobem amb que un gas confinat té un comportament recurrent que fa que, passat prou temps, torni tan prop com vulguis a la condició inicial! L’explicació de perquè s’ha d’acceptar que l’entropia va creixent, és que la probabilitat de que no sigui així no mereix ser tinguda en compte. Certament això és un bon exemple de les dificultats amb les que ens trobem per explicar el comportament dels sistemes complexos a partir del comportament dels elements.

La cosa és encara més complexa si tenim en compte les noves explicacions de la mecànica quàntica i el comportament de la matèria agregada: els condensats de Bose-Einstein, per exemple. No parlem ja de les complicacions que es presenten a la química i a la biologia.

Al endinsar-nos en la complexitat no ens queda més remei que abandonar les explicacions reduïdes al comportament de les partícules elementals. Sorgeixen explicacions del comportament macroscòpic que són verificades per l’experimentació. És així com va sorgir el segon principi de la termodinàmica.


Els canvis de fase. Van der Waals

Els condensats de Bose-Einstein































La cosmologia

La cosmologia ja s’ha separat, com a disciplina científica, de la
mecànica celest. Certament la teoria de la relativitat i la física quàntica en són les responsables: el model newtonià només serveix per les efemèrides del sistema solar i per a llançar satèl•lits de la Terra.

Al millorar l’observació del cosmos amb els nous medis (telescopis, mesures de radiacions, sondes espacials, etc.) han aparegut fenòmens que han complicat l’explicació i que estan relacionats amb la mecànica quàntica i la teoria de la relativitat general: el Big Bang, la inflació de l’univers, el comportament dels forats negres, l’efecte Casimir, la generació i evolució dels astres, el comportament de les galàxies, la matèria i l’energia fosques, la radiació de fons, etc..

Big bang és el nom que es dóna al fenomen de creació de l’univers. Segons la hipòtesi corrent, l’univers, és a dir la matèria i l’energia que observem, va aparèixer a un punt de l’espai tridimensional i s’ha anat expandint i modificant des de llavors.

El moment del Big Bang el posem --- anys endarrera i també es suposa que l’univers al seu començament està constituït per partícules energètiques que amb el temps es transformen en la matèria i l’energia que observem.

Podem imaginar que el Big Bang apareix en un espai euclidià de dimensió quatre i té la forma d’una esfera de dimensió tres que s’expandeix a partir del seu centre amb una velocitat propera a la de la llum. És a dir, deixa buit l’entorn del seu punt d’origen, el centre de la bola de dimensió quatre, en aquest escenari que li assignem.

L’energia emergent (i la matèria, per tant) es va estructurant i origina els astres i les galàxies tals com els observem avui, i el que observem és l’expansió de la matèria i l’energia a l’univers, i que aquesta expansió es fa més ràpida com més lluny mirem. Això està d’acord amb la hipòtesi d’una expansió accelerada i sustentada pel corriment cap al roig de la radiació i la velocitat d’allunyament de quàsars llunyans. Aquesta expansió accelerada és la que motiva la hipòtesi de que hi ha una energia “fosca”, és a dir que no veiem, per tal d’explicar-la.

L’univers visible s’ha organitzat en galàxies: conjunts de matèria separats els uns dels altres i constituïts per astres agrupats en diferents tipus de sistemes mantinguts gravitatòriament, com pot ser el nostre sistema planetari. Les galàxies poden tenir, si són molt massives un “forat negre” al seu centre que s’empassa matèria i emet radiació.

Per tal d’explicar l’equilibri de la configuració galàctica s’ha imposat la necessitat de l’existència d’una “matèria fosca” que mantindria gravitatòriament la galàxia compensant la força centrífuga de rotació d’aquesta.

És interessant el fer notar que si ens demanessin d’assenyalar en l’esfera celest la direcció en la qual es troba el Big Bang original, hauríem de dir que qualsevol direcció l’assenyala. Efectivament amb la nostra hipòtesi de l’univers ocupant una esfera de dimensió tres, frontera d’una bola de dimensió quatre, allunyant-se del seu centre, i donada la velocitat de la llum, com més allunyat estigui l’astre que senyalem més prop del centre estarà. I en totes direccions trobarem astres llunyans.



























La matemàtica a la física

La matemàtica entra d’una manera preeminent en la física i en molts casos han evolucionat ensems, i cada un dels escenaris fa servir la matemàtica que l’hi és apropiada.

La primera matemàtica va consistir en comptar i mesurar, i va servir pel comerç, però ja fa més de tres mil anys que els egipcis la van utilitzar per a les seves construccions i la seva agrimensura, els mesopotamis per a l’astronomia i els grecs per a la geometria. I més endavant els indis, xinesos i àrabs per a resoldre problemes d’àlgebra.

Ja l’Arquimedes va fer servir la geometria per a predir si es trabucaria un vaixell (ideal!) que s’inclinés. Al cap de dos mil anys Huyghens va fer servir els mètodes arquimedians per a calcular el moviment d’un pèndol cicloïdal i Newton i Leibniz van inventar el càlcul infinitesimal. Newton va fer més, ho va fer servir per a donar les lleis de la mecànica mitjançant equacions diferencials i va donar la llei de la gravitació universal: va dir com es movien els cossos celests. Després van seguir Euler, Cauchy, Maxwell, Boltzman, Planck, Einstein, Schrödinger, Heisenberg, Dirac, etc. en l’explosió de la física matemàtica; fins als nostres dies.

Així a la mecànica quàntica es parla de funcions d’ona, de les equacions diferencials de Schrödinger i de Dirac, d’espais de Hilbert, de diagrames de Feynman, de la radioactivitat. Amb les connexions gauge, cordes i supersimetria es fan servir eines algebraiques, topològiques i de l’anàlisi funcional.

Actualment s’ha adoptat la teoria standard de la mecànica quàntica,
que considera les partícules com a camps, distingint entre fermions i bosons i entre d’altres coses ha adoptat els diagrames de Feynman. Aquesta teoria es troba amb el problema de la no convergència de certes integrals infinites, pel que ha hagut de recórrer a espais fibrats i a l’anomenada renormalització, i a que no incorpora la teoria general de la relativitat (encara que s’està cercant el bosó de Higgs responsable de l’atracció gravitacional entre fermions), però funciona força bé per a explicar el comportament de les “partícules” elementals conegudes.

En aquests nous desenvolupaments l’instrumental matemàtic és impressionant. A la matemàtica de la teoria standard, s’intenten afegir les cordes i les supercordes de la topologia.

Passant als efectes macroscòpics ens trobem amb les següents casos:

A l’electromagnetisme tenim les equacions en derivades parcials de Maxwell per a fonamentar-lo i depenent de la freqüència, es fan servir unes eines o unes altres.

A la teoria de la relativitat especial s’utilitzen els espais de Lorentz i a la relativitat general els tensors i una bona dosi de geometria diferencial.

A l’estudiar la dinàmica de partícules i de cossos rígids i amb ella la mecànica celest utilitzem les equacions diferencials ordinàries, originades per en Newton i Euler.

A la termodinàmica i a la mecànica estadística estudiades pel Boltzman hi entra teoria de la probabilitat.

A la mecànica de fluids es fan servir les equacions en derivades parcials d’Euler, de Navier –Stokes i de Riemann. I en la magnetohidrodinàmica s’hi afegeixen les equacions de Maxwell.

A la mecànica de cossos deformables estudiada pel Cauchy, a més de les equacions en derivades parcials, hi entra el càlcul tensorial.

A la cristal•lografia tenim l’àlgebra amb la seva teoria de grups.

A la química tenim les equacions diferencials, que retraten les reaccions químiques a més de l’explicació de la formació de molècules complicades.

A la Meteorologia es fan servir les equacions en derivades parcials i d’altres eines per a retratar els vents, les temperatures, la nebulositat,etc.

A la Geologia ja costa més fer servir la matemàtica. La tectònica de plaques i els processos metamòrfics s’hi resisteixen, encara que la cristal•lografia s’hi presta. Hi ha protomodels de la convexió del magma i la generació del camp magnètic terrestre.

A la Cosmologia ens trobem amb la teoria de la relativitat, la general, introduïda per l’Einstein, i els enigmes de la inflació, del efecte Casimir, de la matèria i l’energia fosques, el big bang i els forats negres i els efectes quàntics.










Als escenaris més aplicats, com són les diverses enginyeries i d’altres tècniques, s’utilitzen, a més de les eines de les ciències fonamentals, llenguatges, tècniques i models propis per a cada utilització. Tenim entre d’altres, les següents especialitats, d’acord amb els seus objectius i tecnologies.

-mecànica
-elèctrica
-nuclear
-informàtica
-química
-minera i petroliera
-de comunicacions
-aeronàutica
-naval
-de construccions
-etc.

A cada una d’elles es fan servir les tècniques matemàtiques de la ciència en que es fonamenten, més eines ad hoc per les seves peculiaritats.

Per exemple a la informàtica tenim les tècniques digitals, amb la seva lògica, i la teoria de números amb les seves aplicacions a la criptografia, i la teoria de probabilitats i la estadística per a tractar la complexitat dels càlculs i les comunicacions. També hi tenim la intel•ligència artificial, la computació quàntica, etc., etc..













La tecnologia basada en la física


La mineria

La metal•lúrgia

Les màquines tèrmiques

Les hidro- i aero- dinàmiques

L’electrotècnia

Les ones electromagnètiques

L’electrònica

La nanotecnologia

L’energia nuclear




























Els aparells:

• Generadors i motors elèctrics,
• Les màquines tèrmiques,
• Maquinària de la industria,
• Ordinadors
• Transmissors i receptors d’ones electromagnètiques
• Televisors
• Forns de microones
• Telefonia mòbil
• Raigs X,
• Ressonància magnètica nuclear
• Telescopis,
• Microscopis,
• Satèl•lits de comunicació
• GPS
• Aparells per a/de la nanotecnologia
• Reactors químics i nuclears,
• Molins
• Vehicles de transport,
• Naus espacials
• Armament

Transport i comunicació:

Vehicles rodants per carretera:
-Automòbils
-Vehicles de transport de càrrega

Xarxes de subministre elèctric

Xarxes de comunicació

Ferrocarrils

Aviació

Navegació marítima i fluvial

Satèl•lits terrestres

Naus espacials




L’energia a la casa dels humans
L’energia, la seva utilització, és present en molts aspectes de la nostra vida. No em vull referir en aquesta secció a l’energia considerada des del punt de la vida de la física, on resulta que gairebé tot és energia, sinó al us directe de l’energia que fem en la nostra vida quotidiana: des de la llar de foc per a escalfar-nos, fins a l’empenta que fa la pólvora a l’explotar i impulsar la bala contra el pobre conill, fins a la claror que fa el filament de la bombeta amb la que m’il•lumino a les nits. Hi ha diverses maneres en que l’energia ens és útil. Deixeu-me fer-ne una llista:
- Per a fer funcionar el nostre cos
- Per a escalfar-nos quan fa fred
- Per a fer créixer les plantes amb les que ens alimentem
- Per a coure els aliments
- Per a il•luminar-nos quan és fosc
- Per a fer moure el cotxe o la moto, o el vaixell
- Per a impulsar les premses, torns, taladres i altres eines als tallers i a la industria
- Per a impulsar els coets i les naus en contra de la gravitació i la resistència de l’aire
- Per a propulsar els vaixells de vela i els molins
- Etc.
L’energia, doncs, la fem servir de molt diverses maneres; des de fent possible certes reaccions químiques que ens permeten viure, fins produir forces capaces d’esberlar les pedres o destruir ciutats.











L’expansió adiabàtica
Pel que fa a la forma d’utilització de l’energia en volem destacar un per la seva generalitat i diversitats d’origen: l’expansió adiabàtica, és a dir el canvi de la forma d’energia que es realitza quasi isentròpicament amb l’expansió d’un gas (o d’un líquid) prèviament escalfat. Mirem-nos el mostrari:
- En un motor de combustió interna de cicle Diesel: Quan per la inèrcia del mecanisme s’ha comprimit adiabàticament l’aire que s’acaba d’admetre al cilindre s’hi injecta el combustible que es crema a mesura que va entrant degut a l’alta temperatura obtinguda per la compressió de l’aire. La barreja al expandir-se adiabàticament produeix la força que empenta el pistó i fa moure el motor. Després s’expulsen els productes de la combustió i s’introdueix l’aire pel següent cicle
- En un motor de cicle Otto la seqüència és gairebé la mateixa i només es diferencia en que el combustible s’introdueix al cilindre al mateix temps que l’aire i, degut a que la relació de compressió no és tan gran com en un motor diesel, es fa saltar una chispa elèctrica per a produir l’explosió de la barreja que empenta el pistó al dilatar-se adiabàticament.
- En turbines de vapor i de gas: primer s’escalfa i es comprimeix el vapor o el gas i després s’aprofita la seva expansió adiabàtica per a produir energia mecànica.
- En un coet, és directament l’expansió adiabàtica de la barreja de combustible i aire al cremar-se la que l’impulsa .
En una nevera el gas primer s’escalfa al refredar el contingut de la nevera, després es comprimeix fora de la nevera i després es refreda al expandir-se adiabàticament a l’entrada de la nevera pel congelador.











Les màquines tèrmiques

Les màquines de vapor

Les primeres eren d’un cilindre amb biela i manivela, més o menys com les va dissenyar el Watt. Van tenir una gran utilització en la indústria tèxtil el segle XIX. El funcionament era el següent: Es produïa vapor a pressió en una caldera; el vapor era portat a un cilindre i empentava el pistó, fent moure amb una biela i manivela un eix que mijantsan politges feia anar les màquines de teixir. El vapor, al dilatar-se adiabàticament al pistó es refredava i era expulsat del cilindre, condensant-se i tornant a alimentar la caldera.

El mateix cicle s’utilitza a per a moure una turbina per comptes d’una màquina amb pistons , i encara avui és com s’obté la part més gran de l’energia elèctrica que utilitzem, cremant carbó, gas o petroli o utilitzant un reactor nuclear per a produir el vapor a la caldera i acoblant la turbina a un generador.

Les turbines de gas

Per comptes d’escalfar aigua i produir vapor per a moure la turbina, s’envia gas a pressió i a alta temperatura perquè es dilati impulsant una turbina de gas, que és essencialment com la de vapor, però en que el gas, generalment aire, es comprimeix fent servir un compressor d’ àrebs acoblat a la turbina (com una turbina, però per comptes de que el gas al dilatar-se produeixi la rotació, aquí la rotació comprimeix el gas), incrementant la temperatura de l’aire injectant combustible en una cambra de combustió i permetent que el gas a pressió i calent s’expansioni adiabàticament a la turbina, el gas, producte de combustió, que surt de la darrera etapa pot tenir encara prou pressió i energia per a expansionar-se en una tovera de sortida i produir una força de reacció que pot impulsar, per exemple, un avió.

Actualment per a la generació d’energia elèctrica s’utilitzen centrals de cicle combinat amb turbines de gas i de vapor, aprofitant els gas calent que surt de la primera per a produir el vapor per a la segona.
Amb aquests sistemes s’arriba a una eficiència en l’aprofitament de l’energia tèrmica fins prop del 60%.

Les màquines de combustió interna

Les màquines de combustió interna són les més populars degut a la seva alta relació potència-pès que les ha fet els motors dels vehicles mòbils: cotxes i camions, avions i vaixells. N’hi ha de dos tipus depenent de si la combustió es realitza amb l’ajut d’un arc elèctric, cicle Otto, o bé per la temperatura obtinguda en la mateixa compressió, cicle Diesel. En els dos casos els motors tenen cilindres amb pistons, bieles i maniveles o cigonyals, que al girar produeixen un moviment alternatiu dels pistons dins dels cilindres on es realitzen les etapes dels cicles responsables de la transformació de l’energia tèrmica en energia mecànica.

En els motors d’explosió, que funcionen amb el cicle Otto, s’admet al cilindre una barreja de combustible i aire xuclant-la amb el moviment expansiu del pistó produït pel gir de la manivela. Aquesta barreja és comprimida al cilindre i es fa saltar una guspira al punt mort anterior, de màxima compressió, que produeix la ignició de la barreja i fa augmentar la pressió per a l’expansió subsegüent, al final de la qual s’expulsen els productes de la combustió i es repeteix el cicle, que pot ser de dos temps si tot això passa en un sol gir de la manivela, o de quatre temps si el cicle es repeteix cada dos voltes.

En el cicle Diesel no es comprimeix la barreja sinó que el combustible és injectat al punt mort anterior en que l’aire té una temperatura suficient per a produir la combustió. Això requereix que la relació de compressió sigui el doble de la d’un motor d’explosió.


Els coets

Els coets transformen energia tèrmica en energia cinètica: tenen una cambra on es realitza la combustió i per tant un increment de la pressió de la mescla de combustible i aire i una tovera on es produeix l’expansió adiabàtica dels productes de la combustió i l’increment de la seva velocitat, que per reacció exerceixen una força sobre el coet, que pot servir per a accelerar-lo o bé canviar convenientment la seva trajectòria.









L’energia elèctrica:

L’ energia elèctrica que consumim, tant domèsticament com
industrialment, sòl venir en la forma d’un voltatge altern de 50 o 60 cicles per segon. La generació d’aquesta energia sol ser produïda per alternadors, és a dir generadors de corrent alterna moguts per una màquina tèrmica (turbina hidràulica, de vapor, de gas o motor de pistons), hidràulica o eòlica en forma de corrent trifàsica, de la qual en aplicacions domèstiques només acostumem a fer-ne servir una sola de fase amb un voltatge molt inferior al de generació i transmissió.

El sistema de proveïment d’energia elèctrica sol consistir en una xarxa de línies de transmissió de l’energia que connecta les centrals generadores amb el nuclis consumidors. Això ho sol fer amb línies trifàsiques d’alt voltatge: 220 0 400 kilovolts sòl ser l’habitual.

En els nodes d’aquesta xarxa es troben les centrals generadores i les càrregues que consumeixen l’energia, que abasten tant la industria com la utilització domèstica.

Els generadors i motors elèctrics

Els generadors solen ser alternadors trifàsics moguts per una turbina, ja sigui de vapor, ja sigui de gas, ja sigui hidràulica, ja sigui eòlica o per un motor de pistons de combustió interna. Les seves potències són molt variables i poden arribar al milió de kilowatts. El rotor és un iman alimentat amb la corrent continua proveïda per un generador auxiliar acoblat al mateix eix de l’alternador. Aquest magnet al girar indueix un voltatge en cada una dels tres bobines de l’estator, amb un desfasament de 120º entre elles: aquest és el voltatge trifàsic que es connecta a la xarxa, generalment a través d’un transformador per a igualar el voltatge de la xarxa.

Per a l’ús domèstic es rebaixa el voltatge mitjançant un transformador, del que es sol utilitzar només una fase i una connexió a terra.

Un generador com el que acaben de descriure és també un motor trifàsic sincrònic: Només cal subministrar-li una corrent trifàsica a l’estator i una de directa al excitador (màquina de corrent continua acoblada a l’eix per a proveir el corrent de l’iman que constitueix el rotor i que serà impulsat pel camp magnètic rotatori creat pel debanat de l’estator alimentat amb corrent trifàsica.

També hi ha motors d’inducció que no són sincrònics i no necessiten un rectificador per alimentar el debanat del rotor



La química

Els “elements” són les substàncies constituïdes per un sol tipus d’àtom, caracteritzat pel nombre d’electrons (o el de protons, que és el mateix). Segons aquest nombre que va de l’un fins a més de 100 (classificats a la taula periòdica de Mendeleev), els elements tenen un comportament diferent. S’agrupen de manera de formar gasos, líquids o sòlids segons les condicions de lligams i energia interns, i obeeixen les lleis de la química pel que fa a les reaccions que sorgeixen al interaccionar entre ells.

El fonamental de la química és l’associació d’àtoms per a formar molècules (compostos), que constitueixen una gran part del món que percebem.

Tot i estar basada en la física, la química constitueix un cos d’estudi ben diferenciat que estudia les relacions entre les diverses substàncies a través dels electrons dels seus àtoms. Aquestes relacions són les que determinen moltes de les propietats de les substàncies

A la química apareixen noves lleis i principis ad hoc per explicar els fenòmens d’interacció entre substàncies.




















Al nivell de la biologia

La biologia és la part de la ciència que estudia el comportament dels sers vius, de la vida.

La vida es caracteritza per l’emergència en el món físic de la reproducció i per tant, dins del nostre coneixement, dels fenòmens relacionats amb l’ADN. De fet podríem definir que un ésser viu és el que depèn de la doble hèlix dels quatre nucleòtids per a mantenir-se i reproduir-se.

Adonem-nos que els éssers vius són unitaris, és a dir no hi ha “un troç” d’un ésser viu. Aquí cal puntualitzar; és clar que hi ha “un troç”, i molts, però el que volem destacar és la unicitat del ser viu: en general no se’n poden fer dos trossos sense matar-lo, encara que poden estar constituïts per elements (cèl•lules) que es poden reproduir per a fer créixer l’organisme sencer.

Per altra banda els sers vius necessiten recursos, és a dir aliments, per a subsistir i per a reproduir-se, i ja en Malthus va fer notar que si cada ser viu, que té una vida limitada, té dos descendents (de fet, més d’un), i hi ha prou recursos, llavors el creixement de la població és exponencial, i donat prou temps arribarien a saturar qualsevol regió per gran que sigui.

Els sers vius són prou complicats perquè la seva reproducció no sigui mai, bé, gairebé mai, del tot fidel; això produeix
una diversitat en la capacitat d’adquisició dels recursos necessaris per a la subsistència i només sobreviuen, i es reprodueixen, els més ben dotats per a l’adquisició dels recursos: apareix l’evolució.

L’ADN, àcid desoxiribonucleic, està format per cadenes dobles dels quatre nucleòtids: timina, guanina, adenina i citosina, ajuntats amb àtoms de fòsfor. Les cadenes poden reproduir-se donades les condicions apropiades. Donada la improbabilitat de l’aparició d’aquestes molècules, és possible que no n’hi hagués més que una que hagi reeixit, i de la qual provenen tots el sers vius. El primer ADN no sabem com era ni com estava ajudat i protegit per l’estructura que el voltava, però el que coneixem té cada genoma, és a dir conjunt de ADN i auxiliars, contingut a una cèl•lula. Primer eren procariotes: unicel•lulars i sense nucli, y així durant més de tres mil milions d’anys, després van aparèixer, potser per simbiosi de dos tipus de procariòtids que s’havien diferenciat, arquees i bacteris, les cèl•lules amb nucli dels sers vius eucariotes entre els que tenim els fongs, les plantes i els animals...i nosaltres.

A més tenim alguns virus, que no tenen ADN, però sí ARN (Àcid ribonucleic), i que depenen del ADN de les cèl•lules on s’introdueixen per a reproduir-se.

L’aparell cel•lular es comença a entendre. I el primer que s’ha entès és que és molt complicat; des del funcionament del genoma fins a les fàbriques de proteïnes, des del microtúbuls a la “tensegritat”, des dels gens “hox” a la segmentació del cos del fenotip, tot està sota escrutini. Hi ha milions d’entrades al Google sobre aquests temes. El que no hi he trobat és la matemàtica, al menys no la matemàtica que explica i modela els fenòmens observats. Ni les simulacions numèriques, per tant. Tot és tan complex! Tampoc s’hi val la probabilitat i l’estadística per a explicar com funcionen les coses: són massa precises: els fills s’assemblen als pares i germans univitel•lins poden ser indistingibles a primer cop d’ull! Caldran noves generacions de científics per a explicar-ho

També són enigmàtics, però cada vegada menys, el sistema immunitari i el comportament simbiòtic, l’explicació dels quals està relacionada amb el funcionament metabòlic i l’evolució dels diferents actors.

Amb els animals les interaccions (o comunicacions) entre ells i amb l’entorn es tornen més complicades: apareixen la memòria i la decisió.

A la biologia ens trobem amb els escenaris de

-estructura dels sers vius
-funcionament dels sers vius
-origen dels sers vius
-classificació dels sers vius
-reproducció, genètica
-morfogènesi
-evolució
-ecologia
-fisiologia
-sistema immunitari
-sistema neuronal
-ment









Estructura dels sers vius

La cèl•lula

Teixits

Morfologia



Funcionament dels sers vius

Reproducció

Metabolisme

Creixement

Alimentació

Energia

Motilitat

Defensa

Sistema immunitari

Comunicació

Instint

Sentits

Ment




I donant un salt al següent pis de la piràmide

Ecologia

Antropologia

Sociologia

On s’imbriquen les característiques esmentades
Origen dels sers vius

Hipòtesi: tots els sers vius provenen d’una sola molècula d’ADN que va ser capaç d’anar-se reproduint i que va anar evolucionant. Dit això queda l’enigma de com es va constituir el primer ADN, i no trobo més resposta que dir que es va constituir per un procés que desconeixem, a partir de les condicions prevalents a La Terra fa tres mil cincs cents milions d’anys.

Diversitat dels sers vius

La classificació dels sers vius es pot representar en un arbre genealògic que retrata com han anat evolucionant

Els sers vius, en la seva diversitat, es distribueixen a l’espai i el temps segons patrons induïts per les seves relacions i capacitats que tenen en compte les mutacions i la competència pels recursos.

Un esquema d’arbre genealògic podria ser el següent











La reproducció dels sers vius

Un dels grans enigmes és el paper del material genètic en la formació dels sers vius a partir de la informació proporcionada pel genoma. Una vegada establert el paper del material genètic (genoma i companyia) com a responsable de la divisió cel•lular i sintetitzador de les proteïnes i d’altres molècules per a la formació i creixement de l’organisme, està en estudi com s’estructuren aquestes molècules en cèl•lules i altres estructures per aconseguir el desenvolupament del ser viu.

En Turing havia estat captivat pel desenvolupament del cos humà, tant pel que fa a la morfogènesi, és a dir, per a la divisió i especialització cel•lular, com per a la formació del cervell i del mecanisme del pensament. Les equacions de reacció i difusió eren el seu intent per a explicar la morfogènesi, i la seva màquina universal l’intent per a explicar el segon.

Les equacions de reacció i difusió podrien retratar el mecanisme morfogenètic per a explicar la divisió de l’òvul fecundat (de fet hauria pogut ser qualsevol cèl•lula). Es considerava, idealment, com un reactor químic amb diferents reactants, la concentració dels quals anava canviant al créixer l’òvul amb les aportacions de nutrients. Algun teorema diu que la concentració homogènia de reactants es desestabilitza quan el tamany de l’òvul sobrepassa un cert valor. Llavors els reactants es concentren en els pols dits vegetal i animal de l’òvul i aquest es divideix.

Resulta però que el mecanisme de divisió cel•lular comporta una certa mecànica proteínica i no és només qüestió de medis continus. Tenim a les divisió de les cèl•lules els cromosomes, els centrosomes i l’aparell de Golgi. La cèl•lula no és un reactor químic on tenim reactants en dissolució, sinó una estructura molt complexa on juguen diferents papers el genoma, els microtúbuls i d’altres elements, que s’encarreguen del seu creixement i divisió. En particular les proteïnes que es van sintetitzant donen l’estructura de la cèl•lula i fins i tot de les seves propietats mecàniques (tensegritat, per exemple). En fi, que la morfogènesi embrionària sobre la que treballen milers de científics, obtenint cada vegada una visió més clara de l’extraordinària complicació del procés, està lluny d’admetre una modelització matemàtica. Hi entren els diferents gens, per exemple l’hox, que en la seva distribució espacial es correspon amb les diferents regions al llarg del cos del fenotip.





El creixement embrionari

Els eucariotes pluricel•lulars: fongs, plantes i animals, creixen a partir d’una cèl•lula germinal, l’òvul, amb un genoma procedent de la contribució de dos gàmets. La cèl•lula eucariota és prou complexa: al seu interior hi trobem un nucli que conté una gran part del material genètic, els mitocondris, que en contenen una altra part, l’aparell de Golgi, vacuoles, cloroplasts a les plantes, etc.. Les divisions successives de les cèl•lules a partir de l’òvul estructuren un organisme viu, que creix, eventualment produeix gamets per a reproduir-se, amb més o menys èxit, i mor.

Ha resultat força difícil per a la ciència l’explicar-se el mecanisme de formació del ser viu a partir de l’òvul. De fet encara no s’ha aconseguit satisfactòriament. En una primera tentativa s’ha parlat de mecanismes morfogenètics, basats en diferents principis. En alguns d’ells s’ha donat importància al mecanisme morfogenètic de Turing, que contempla com a principal responsable la reacció entre els compostos químics a la cèl•lula i la seva difusió en el protoplasma. I qui diu a la cèl•lula, també es pot dir de conjunts pluricel•lulars, incloent l’organisme complet, per a explicar la formació de segments i taques més o menys regulars. El cas és que no s’ha pogut explicar el mecanisme, és a dir, les reaccions i difusions que s’encarreguen tant de la polarització i divisió cel•lular com de la formació de segments i taques en formacions pluricel•lulars.

Com es realitza doncs aquest seguit de divisions i especialitzacions cel•lulars que desemboquen en un organisme viu?

Actualment hi ha milers d’investigadors treballant en aquest problema, i sembla que està prenent forma la idea de que un ser viu es forma com un trencaclosques, un puzzle, a partir de les peces generades amb les instruccions del genoma, que són proteïnes que encaixen les unes amb les altres, i això amb una precisió tan gran que els fills s’assemblen als pares, fins i tot en els humans, els organismes més complicat de tots. Hi poden haver bessons univitel•lins indiscernibles.

Ja a la mitosi, que és el procediment de reproducció cel•lular, començant amb l’òvul, s’observa la formació de microtúbuls proteínics que menen els cromosomes cap els centríols i acaben formant dos nuclis. Què té a veure això amb reacció i difusió?.

Passant a l’evolució, es llegeix que el bilateralisme i la segmentació apareixen al precambrià, a l’anar evolucionant els organismes, com a instruccions de muntatge portades per com encaixen les unes a les altres peces modulars que han anat generant-se successivament.

La qüestió és enormement complicada. Si entres al Google a “DNA binding”, que tracta de com s’ajunten les proteïnes amb el ADN, ens trobem que hi ha més de 9 milions d’entrades. A “protein binding” n’hi ha prop de 12 milions. A “morphogenesis” només n’hi ha 2.3 milions i a “cell division” 12 milions. “protein structure building” prop de 2 milions, etc... Costa d’aclarir-s’hi!





































L’evolució dels sers vius

L’evolució darwiniana, en la mutació i selecció natural (és a dir, ecològica) és la responsable de la diversitat dels sers vius. Si el que es reprodueix, és a dir, es replica, i si la successió ininterrompuda de rèpliques no és necessàriament precisa ni s’extingeix, hi ha evolució.

Els organismes vius van aparèixer fa uns 3500 milions d’anys, és a dir no gaire més tard de que la Terra fós formada. Fins al precàmbric, és a dir fins fa uns 350 milions d’anys els organismes vius eren procariòtics, és a dir, cèl•lules sense nucli. Amb l’emergència dels organismes eucariòtics, i amb ells els pluricel•lulars, sembla que es va facilitar la diversificació de les característiques fenotípiques. A les “Burgess Shales” al Canadà es troba un registre fòssil amb una enorme diversificació, que suggereix una inestabilitat molt gran en les característiques. Avui sembla que l’herència és més estable.

Sigui com sigui és l’estabilitat de les condicions a la Terra, és a dir la lentitud relativa d’aquests canvis tan a l’escorça com l’atmosfera, que a permès que l’evolució, que va més depressa, funcioni.

Com funciona l’evolució? En un model en que el món funciona determinísticament hauríem de conèixer quines són les mutacions possibles i quin efecte tenen en el món ecològic, és a dir en la supervivència de la població en la competència per a aprofitar els recursos. Més encara, si admetem que algun element en el sistema pot introduir canvis no programats els efectes són impredictibles, de manera que per a retratar amb un model matemàtic el mecanisme evolutiu hem de fer una simplificació que no ens permet fer prediccions acurades, encara que ens pot proporcionar un esquema racional de com funciona.















L’evolució modular


La teoria de l’evolució modular obre un camí explicatori d’un aspecte molt important, tant en l’evolució dels sers vius com en el desenvolupament embrionari i el creixement dels mateixos.

La idea, que està d’acord amb el que s’observa, és que l’evolució, a més de les mutacions que pugui tenir el genoma per canvis locals de la seva estructura, que són afavorits per la selecció natural, s’efectua mitjançant la fusió de diferents éssers vius i també amb la incorporació al genoma de mòduls que poden ser copiats d’estructures genòmiques existents.

El primer cas és el que es presenta amb la simbiosi d’una arquea i un bacteri (més, possiblement un cronocit per a explicar-se el nombre total de gens) per a formar un protist, i si s’hi afegeixen les mitocòndries, proporcionades per un altre organisme elemental, ja tenim un organisme monocel•lular eucariòtic. Aquest tipus de cèl•lules són les que constitueixen els organismes pluricel•lulars i en particular fongs, animals i plantes (a les plantes encara hem d’afegir a les cèl•lules un altre mòdul: els cloroplasts). Tot això és l’explicació de la Lynn Margulis.

El següent element d’evolució és el “splicing”, l’enganxament de segments del ADN que es troben separats per “introns”. La possibilitat de que aquest splicing no preservi l’ordre original dels gens dóna una variabilitat que pot ser aprofitada per a l’evolució. Aquest mecanisme, que seria inútil si s’hagués de preservar l’ordre dels gens a l’ARN proporciona el que en podríem dir “evolucionabilitat”.

És interessant fer notar aquí el paper de les proteïnes en tot el desenvolupament dels essers vius i en particular en la seva constitució. És prou clar que el paper principal del genoma és la sintetització de proteïnes, que constituiran l’estructura de l’organisme. Aquí el Sampedro parla de les “màquines” que consisteixen en la interconnexió, d’una manera complicada de les proteïnes de la cèl•lula, que així no es troben dansant dins del citoplasma.

Durant prop de 3000 milions d’anys els sers vius van ser monocel•lulars, molt probablement descendents tots d’una sola protocél•lula que va inventar l’ADN i el seu mecanisme de replicació.
És en el precambrià fa prop de 600 milions d’anys que apareixen els primers organismes pluricel•lulars i la “urbilatèria”, mare de tots els animals. La urbilatèria, al principi una de sola, proporciona el disseny bàsic de tots els animals: bilateralitat, distinció en diferents segments al llarg del cos, tracte digestiu del davant fins al darrera. Aquest animal està tan ben adaptat per a la evolució que produeix l’ “explosió cambriana” fa uns 530 milions d’anys, on els animals comencen a dividir-se en diferents fil•la.

Els gens “hox” tenen una estructura segmentada i cada segment s’encarrega d’una part del cos. De fet hi ha una correspondència entre l’estructura geomètrica del genoma i l’estructura geomètrica del cos de l’animal. De fet si es porta una cèl•lula d’un segment toràcic d’un insecte al seu cap, li surt una pota al cap, per exemple, i si es porta una cèl•lula del cap al tòrax, li pot sortir un ull al tòrax. En l’evolució els gens hox van anar afegint més mòduls, replicant els que ja existien, d’endavant cap endarrera, i complicant el cos de l’animal. Els gens hox confereixen la identitat a cada compartiment, regulant bateries completes d’altres gens.

L’evolució, doncs, es dóna no només amb petits canvis que sobreviuen, però sobre tot per canvis modulars en la informació genètica.

Certament hi ha un paral•lelisme entre el desenvolupament embrionari d’un ser viu i l’evolució d’aquests sers vius a partir de la primera cèl•lula eucariota.























Un model matemàtic per a explicar els principis de l’evolució darwiniana

Per a fer un model matemàtic el més senzill possible, considerem poblacions homogènies excepte per alguns trets (en diem evolutius), que experimenten canvis hereditaris, mutacions. Com que en general no sabem quins són aquests canvis; de fet , ni quins poden ser, donem una certa probabilitat (la nostra arma contra el desconeixement dels detalls). I llavors establim els sistema d’equacions diferencials, generalment amb derivades parcials, termes integrals i fins i tot amb retard en el temps degut a processos que necessiten un temps per a manifestar-se, equacions que ens diuen cap on evoluciona el sistema ecològic que estem estudiant: quines poblacions amb quins trets sobreviuran i quines s’extingiran.

En aquesta modelització hi veiem els següents factors, que poden dependre tots ells de les característiques mutables que estem considerant, dels recursos de subsistència (que suposem limitats, sinó ens trobaríem amb el creixement exponencial de la població del que tractava en Malthus) i també de les altres poblacions, ja sigui per competència pels recursos o perquè els destrueixin directament:

- Un terme que retrati la fertilitat dels individus
- Un terme que retrati les defuncions
- Un terme que retrati les mutacions
-Un terme que retrati la depredació

Certament, si es té en compte més d’una població o més d’una característica les equacions es compliquen.

El problema d’aquest mètode és que en la pràctica es fa pràcticament impossible conèixer les possibles mutacions i com influeix el medi en el procés.

Per exemple pot aparèixer una nova característica genètica rellevant per una mutació puntual que canviés radicalment les equacions o afegint-ne una altra, com deuria ser, en el seu temps, l’aparició de la vista.

En un model vertaderament darwinià hauríem de prendre el terme de mutació a l’atzar, dins de les possibilitats, és clar, del sistema genètic. Com que no podem endevinar quins són els canvis que s’esdevindran, ens hem de conformar amb un resultat probabilístic, sempre dins del conjunt de mutacions que acceptem per al nostre model.

No podem admetre-hi massa actors, ni podem tenir en compte com influeix, en detall, el medi en el procés. I per descomptat no sabem quines són les possibles mutacions ni què faran., fins i tot si ens referim a una sola característica numèrica, de la qual no sabem gaire bé quina probabilitat té de modificar-se ni cap a on pot fer-ho.
Algunes de les mutacions poden donar avantatges a una determinada població per a l’aprofitament dels recursos, el que va en contra dels que no les han sofertes (o disfrutat?), que poden arribar a desaparèixer. N’estem plens, d’exemples gens trivials: per aquest sistema l’home ve aparèixer a partir del primer ser viu.

En fi que aquests models no serveixen per a predir, sinó per a fer un retrat de com funcionen les mutacions més senzilles.

Però, vaja, al menys tenim un exemple de com funciona un procés evolutiu, i de com fa possible que s’imposin característiques mutades (mudades?), i això mentre hi hagi vida. I tenim també un mecanisme que correspon a la nostre experiència viscuda, de com no cal que es tingui un programa per tal de que la vida rutlli. No cal un gran programador; al menys sembla que no calgui.

Tot i això el model matemàtic que acabem de descriure s’està utilitzant per a predir el resultat del tractament d’infeccions bacterianes mitjançant virus, que destrueixen els bacteris a l’introduir-s’hi. Els bacteris, al mutar, es fan més o menys resistents a la penetració dels virus.





















El sistema nerviós i la nostre concepció del món

Hi ha una imbricació entre com concebem el món i el nostre sistema nerviós; més precisament dit, entre l’evolució del sistema nerviós i la nostre relació amb el món. I quan dic “nostra” no em refereixo només als humans, sinó a tot l’arbre evolutiu dels animals i potser algun vegetal (Una planta carnívora?).

La relació d’un humà, i de molts sers vius, amb el món es realitza a través dels sentits. Són aquests sentits els que proveeixen la transcripció del contacte amb el món. És el sistema nerviós, ajudat amb elements de transducció de les senyals externes al cervell qui es fa càrrec dels sentits.

Quines són les senyals del món que els nostres sentits detecten?:

El tacte detecta el contacte amb el món físic, podríem dir amb el món mecànic: forces, moviment i per tant vibracions (de baixa freqüència). També podem afegir-hi la temperatura i els xocs elèctrics de baixa freqüència.

L’oïda detecta les vibracions mecàniques d’un cert interval de freqüències.

La vista detecta les ones electromagnètiques de la freqüència que en diem “llum visible”.

El gust i l’olfacte corresponen a identificadors de compostos químics.

Hi han més sentits? Bé els ratpenats sembla que detecten els obstacles amb ultrasons i els dofins i les balenes es comuniquen fent-los servir, però els humans ens hem d’acontentar amb els que he esmentat, encara que algú pot pensar en la telepatia o en sensacions extracorporals

Aquests sentits s’han vist potenciats amb microscopis, telescopis, aparells electrònics, detectors de partícules, analitzadors químics,etc.

Sigui com sigui la nostra concepció del món s’ha fet en base a aquestes possibilitats d’entrar-hi en contacte.

Encara que no sigui considerat un sentit afegim a la llista la consciència. No sabem gaire com funciona però certament amb aquest “sentit” en adonem de nosaltres mateixos, i del món, si no estem inconscients o adormits.

I a més dels sentits els sers vius tenen la possibilitat d’actuar sobre el món. Els més primitius a base de moure’s, exercir forces, reproduir-se, alimentar-se,..., i d’interaccionar entre ells (comunicar-se, agrupar-se, reproduir-se sexualment, destruir-se).

I són aquests contactes els que han anat guiant l’evolució del sistema nerviós junt amb la del ser viu que el posseeix, des de la primera aparició d’un mecanisme, d’unes cèl•lules, sensibles. I el sistema nerviós ha evolucionat perquè és un avantatge evolutiu l’estar en contacte amb el món.

Aquesta interacció és la que explica la nostra visió del món: el sistema nerviós amb tot i cervell i ment, s’ha anat conformant d’acord amb aquests contactes. I ha resultat que tan bé ho hem fet, que ha nascut i s’han desenvolupat la capacitat de la ment per a ser racional, tenir memòria, consciència, voluntat i albiri i per a bastir la ciència: l’explicació racional de com funciona el món, i l’art.

Resulta, però que els sentits potser no s’han donat l’abast per a notar tot el que hi ha al món. I així van sorgint, amb l’afinament de la instrumentació per a potenciar els sentits, nous fenòmens que no es corresponen amb els que hem anat bastint amb la nostre ment.

Així passa amb alguns aspectes de la física quàntica i de la cosmologia: a voltes dóna la impressió que no som capaços de capir i conceptualitzar els fenòmens que observem. La indeterminació de Heisenberg i l’ús de la probabilitat en els fenòmens quàntics ens destaroten. Les partícules, que resulta que ja no ho són, ens intriguen i ens forcen a inventar nous models. A la matemàtica li costa cada vegada més proporcionar un model fiable: de sobte apareixen integrals infinites: és a dir, no tot és “renormalitzable”.

I després l’altre enigme: la consciència i el seu company l’albiri. Ens trenquem les banyes tractant d’encabir-los a la ciència i no ens en sortim. Potser s’haurà d’esperar a que l’evolució incorpori aquestes noves visions en els nostres descendents, o vés a saber descendents de qui o de què.











El cervell i la ment

Un gran enigma el constitueixen els sistemes de control dels éssers vius, des del sistema motor d’organismes unicel•lulars, el comportament intuïtiu dels animals, fins a la ment de l’home amb la seva capacitat de pensar, de retratar el món, de tenir sentiments i gustos, consciència de la pròpia existència, voluntat i capacitat d’escollir i d’actuar.

La ment és un sistema que ha anat evolucionant en alguns sers vius, copsant el món, fent-ne un model, i determinant el comportament dels individus. És clar que les formigues tenen ment i potser fins i tot un protollenguatge. Potser el bacteris no, però els protozous semblen tenir alguna memòria i alguna capacitat de prendre decisions.

De la ment en fem responsable el cervell, i ja es comença a entendre com funciona: està majoritàriament format per neurones interconnectades, milers de milions de neurones i bilions de sinapsis. Aquestes interconneccions porten senyals elèctriques i químiques, sincronitzades d’alguna manera. Les senyals elèctriques s’originen en els portals iònics de les neurones. D’acord amb el tipus de portals iònics hi ha neurones excitadores i neurones inhibidores. A través de les conneccions, axons i dendrites, es transporten senyals elèctriques en forma de grups de punxes que arriben a les sinapsis i les modifiquen.

El cervell no funciona només amb senyals elèctriques, hi han canvis químics a les neurones i les sinapsis, a més de a diverses glàndules secretores que participen en el funcionament de la ment i que alliberen substàncies: premis i càstigs.

Hi ha models del cervell, que el consideren una mena de circuit neuronal i hi ha estudis sobre la transmissió de senyals al llarg dels axons (Hodgkin-Huxley, Fitz-Hugh-Nagumo) i per a determinar el comportament d’aquests senyals a la xarxa neuronal i també s’estan fent simulacions numèriques del comportament d’aquestes xarxes, per exemple amb el Blue Brain Project. De fet hi ha tota mena d’estudis i publicacions sobre el sistema nerviós i el seu funcionament; només cal mirar la Encyclopaedia of Computational Neuroscience per a quedar aclaparat pel nombre de temes i treballs, fins i tot matemàtics, que se n’ocupen (mireu-ne una llista de temes, i mireu la llista de noms associats!). La matemàtica amb l’estudi de la morfogènesi dels éssers vius i la neurociència evolucionaran del bracet. Però cap toca amb la matemàtica el pensament. Bé, no és veritat, el toquen però no el retraten. I encara més, ens trobem amb els gustos, la consciència, la voluntat i l’acció.

Diu el Noam Chomsky que el desenvolupament del cervell a l’home vé
del llenguatge, és a dir, de la comunicació. La comunicació a nivell social que s’està desenvolupant vés a saber on tendirà. A una consciència comuna de grups humans? I allà funcionarà el darwinisme i aquest altre comportament, que crec que és important, que és l’adquirit per herència, per contacte, per convenciment o bé per imitació, com poden ser la moda o les religions, o la ciència popular, que la gent adquireix sense una anàlisi, degut a la seva complexitat i a la necessitat de saber com funciona el món o bé què s’ha de fer, què s`ha de saber, o com t’has de comportar.

El mecanisme evolutiu no només funciona a l’ecologia: també a la ment funciona. De fet combinada amb l’evolució ecològica. Sembla clar que una ment més capaç ajuda a la supervivència dels individus, i que és la ment de l’homo sapiens la que ha prevalgut sobre tots els primats que han quedat eliminats al seu darrera.

A més de l’evolució del cervell a través de les generacions, tenim l’evolució del cervell de cada home mentre viu: les experiències s’entrellacen amb el mecanisme del cervell, modificant-lo. I d’aquests canvis a les sinapsis s’imposen els que funcionen millor, més apropiadament. Segons l’Edelman el mecanisme darwinià va conformant el cervell i el pensament que n’emergeix.

Què vol dir pensar? I no em refereixo aquí a com circulen els pics elèctrics al llarg de les fibres nervioses, ni de com va variant el voltatge al cos de les neurones, ni de com funcionen les sinapsis, sinó de quin és el mecanisme del pensament, com funciona la memòria, com es maneguen els conceptes i les paraules i què és la consciència? I què té a veure això amb la sensació de ser nosaltres mateixos?

En Alan Turing, abans de proposar les equacions de reacció i difusió per a explicar la pèrdua de simetria de les concentracions de reactants en un reactor químic, originant el tractament matemàtic de la morfogènesi, va proposar la seva màquina universal per al tractament lògic de les proposicions intentant retratar el funcionament del cervell
Curiosament l’Alan Turing es va ocupar de dos dels problemes que hem esmentat: un el de la morfogènesi, que volia tractar com si es degués a l’equilibri en reaccions químiques en un reactor, que serien els cossos o les cèl•lules en creixement, procés que retratava amb equacions de reacció i difusió, i l’altre el del funcionament lògic del cervell, que va culminar en la seva màquina de Turing, l’ordinador programable. El cervell és capaç de raonament lògic, de construir la matemàtica i té una màquina de Turing immersa en ell. Però és el cervell una màquina de Turing?. Potser és lògic perquè s’adapta al món, que ho és?

Un ordinador de Turing està composat per circuits lògics, és a dir que respecten la lògica (Aristotèlica?) , que constitueix la base fonamental de tot raonament, per exemple de les demostracions matemàtiques, i m’atreviria a dir de tot discurs raonat. La pregunta que s’imposa és quin és el substitut dels elements lògics, de les comportes lògiques d’un ordinador de Turing amb l’arquitectura de von Neumann, en el model evolutiu de n’Edelman. En particular com fa matemàtiques el cervell. (Aquí recordem un article de von Karman sobre ordinadors fiables amb comportes lògiques semi fiables).

Nosaltres hem evolucionat fins a tenir la capacitat d’una màquina universal de Turing al cervell, a més d’altres coses, i el llenguatge ha estat el que ha permès expressar i acompanyar el pensament. I l’evolució ha fet que el pensament s'adigui amb la lògica que observem al món. Ara bé, som al final de la via evolutiva o bé hi ha molt camp per recórrer en les possibilitats d’entendre el món?

Sigui com sigui, l’Edelman no veu que el cervell humà treballi com un ordinador digital, amb l’arquitectura de von Neumann; li veu massa manca de plasticitat a aquest darrer.

Al cervell hi ha grups de connexions sinàptiques que es modifiquen quan es percep quelcom i que originen un concepte, és a dir a una entitat del pensament distingida, un “quale”. Aquesta connexió s’ha degut a experiències, que poden ser exteriors al sistema neuronal, o internes, és a dir producte del funcionament d’un altre grup de neurones dins del sistema.

El pensament, la raó, consisteix en l’acció coherent, concertada, d’aquests “qualia”, que ha de respectar les regles de la lògica.
És l’adaptar-se al món la que ens acaba de programar la lògica al cervell, que ens hi construeix una màquina de Turing. Així com havent nascut aprenem el llenguatge al sentir els altres parlar, també aprenem la lògica al veure com el seu us s’adapta a la nostre relació amb el món.

El Penrose demostra, fent servir el que hi ha proposicions no demostrables (Gödel), que no som només màquines de Turing quan fem raonaments lògics, però pensa que la física, eixamplada si cal, pot explicar la ment.

En Gerald Edelman explica que els “qualia” són les impressions al cervell, a les sinapsis, del que observem o sentim. Així al veure el color verd, certes àrees del cervell queden modificades i al sentir la paraula “verd”, un altre “quale”, l’associem al color que tenim imprès, i així es va armant tot l’entrellat del pensament. Per a n’Edelman resulta fonamental la “reentrada”, la sincronització, l’acció concertada, dels qualia en el teixit que forma la consciència i que permet el pensament. Aquesta conformació, modificant sinapsis i connexions, segueix l’esquema d’una evolució Darwiniana: El que funciona millor substitueix allò que no ho fa tant bé.

L’Edelman no fa servir la matemàtica, els que la fan servir són els que estudien xarxes neurals, algunes de les quals volen simular aspectes del funcionament del cervell. Segur que en sentirem a parlar d’aquest tema. Entre d’altres coses, acaba de sorgir un nou element que permet enriquir els circuits neuronals, que és el memristor d’en Leon Chua, que és una resistència que varia d’acord amb la càrrega elèctrica que li ha passat a través, i que diuen que podria utilitzar-se en circuits que emulin el funcionament del cervell.



































La consciència

Un coneixement fonamental per a tenir un model científic és el saber en que consisteix la consciència i en particular la consciència d’un mateix.

No han faltat pensadors que han cercat respostes a aquesta pregunta. En Roger Penrose pensava que el secret de la consciència podríem trobar-lo als microtúbuls, a les neurones i als gravitons. En Crick la cercava a l’acció sincronitzada de columnes de neurones. Ara la computació quàntica ens està obrint les portes a d’altres possibilitats.

En Edelman i els seus seguidors aporten una explicació que s’està desenvolupant ràpidament de com funciona el cervell, i parlen de consciència, però els falta el darrer pas: molt bé, així funciona el cervell, però què vol dir adonar-nos-en? No que el cervell se n’adongui: que nosaltres ens n’adonem. Aquesta pregunta s’assembla massa a una paradoxa: es mossega la cua, qui som “nosaltres”?

La consciència d’una entitat és precisament l’estat excitat del grup neuronal que s’ha format per experiències prèvies. La consciència del “jo”, de mi mateix, està constituïda pels qualia que corresponen als conceptes que identifiquem com a tals jo; en particular el propi pensament, és a dir, el conjunt de qualia.

Què vol dir adonar-nos de nosaltres mateixos? Què diferencia el nostre estar desperts del nostre estar adormits? Quan estem inconscients tenim el mateix cervell, funcionant gairebé de la mateixa manera, però no som nosaltres: no som conscients ni actuem. Quina és la diferència essencial? Què vol dir adonar-nos de les coses?

Episodi viscut: Un bon dia, tot xerrant amb amics vaig desaparèixer de la meva percepció. Vaig deixar de ser. No és que se’m buidés l’escenari, és que ja no hi havia ni escenari ni espectador. Com si estés mort (o adormit?). De sobte vaig tornar a existir, com si res no hagués passat. Havia desaparegut i tornat a aparèixer. Com m’havia apagat? Què volia dir estar connectat? A què?

Em diu l’Adolf Tobeña que la causa havia estat un microtrombo que havia deixat momentàniament sense irrigació sanguínia el tàlem. El tàlem apareix així com el perceptor del jo: com el centralitzador de les percepcions, és a dir del que me n’adono a través tant dels sentits com del món intern. Supervisa i dóna coherència.

Certament la mort ha d’implicar aquesta desconnexió. Però potser no cal anar tan lluny: al dormir també ens desconnectem, al menys del món sensible, i bastant del món de la consciència i de les decisions. També tenim l’anestèsia i potser fins i tot l’hipnotisme i algunes drogues que fan desaparèixer del tot o en part la nostre consciència de ser al món.

Què és doncs la consciència de nosaltres mateixos? El retrat en el tàlem de la nostra activitat cerebral? Potser sí. Així nosaltres a l’alterar-se el mecanisme que ens fa adonar-nos de nosaltres mateixos, deixem d’existir.

D’alguna manera és com si el tàlem donés coherència a les nostres percepcions, com si les supervisés, i ens fa conscients: som. Quan aquesta “supervisió” falla, l’estructura deixa de ser conscient. Tal és el cas de la mort i de l’anestèsia: La primera és una pèrdua definitiva de la coherència de l’estructura i l’altre n’és una pèrdua passatgera.

En fi, la consciència no és més que un sentit més, però no per a notar el món exterior, sinó per a notar-nos nosaltres mateixos.

Encara queda per explicar el mecanisme de l’atenció. Què vol dir fixar-se en alguna cosa? Està a l’arrel de l’escollir? Certament forma part de la consciència.

La consciència d’un mateix, el “jo”, està relacionat amb l’”ànima” d’algunes religions. és la que se’n va al cel quan et mors si t’has portat bé (i a l’infern si t’has portat malament). En Descartes, que no sé si en sabia res del tàlem, havia arribat a dir que l’ànima residia a la glàndula pineal (curiós, té alguna cosa a veure amb els diferents ritmes cerebrals en el somni i en la vigília).

Potser el que m’inquieta més és que sigui jo el triat per a viure i ser conscient de mi mateix. Si aquest particular espermatozou no hagués fecundat aquest particular òvul jo no hauria existit? El meu món no hauria existit? A quina probabilitat més bèstia dec la meva existència!

En la teoria de Edelman i Tonioni es suposa que el còrtex cerebral està dividit en centenars, milers, d’àrees especialitzades: visuals, auditives, olfactives, tàctils, associatives, algunes associades a la presa de decisions, altres a les operacions aritmètiques. N’hi ha una dedicada a les dissonàncies musicals! Cada una d’aquestes àrees és responsable d’un aspecte de la consciència. Si es veu un semàfor en vermell, la consciència de la vermellor es basa en l’excitació de l’àrea del còrtex corresponent. En 150 mil•lèsimes de segon s’estableix la xarxa d’interaccions mútues i simultànies. La consciència està feta d’una successió discreta d’escenes unitàries i indivisibles. La nostra consciència és una mena de pel•lícula passada a 6 escenes per segon.




Cercava l’ànima,

Per dins dels nusos del cervell,
Per les senyals elèctriques que hi circulen,
Pel posar-se d’acord tantes neurones,
Per ressonàncies encadenades sense fi,

Per les experiències passades,
Per l’harmonia de la ciència,
Per la grandesa de l’univers,
Per la bellesa de les flors,

Per la frisança de l’amor,
Pel terror del terror,
Pel plor de l’interior,
Pel bon i el mal humor,

Cercava l’ànima,

I era l’ànima qui cercava






















L’albiri

L’altre enigma és el de l’albiri, és a dir el d’escollir vies, d’acció o de pensament.

Em vé al cap una primera idea: No decidim, pronostiquem. És a dir el pensament juga entre el munt de possibilitats i desitjos que tenim al cap. D’aquests se n’imposa un, i aquest ens fa actuar: hem escollit.

Generalment en aquesta elecció hi intervé l’haver tingut en compte les conseqüències.

Un exemple de decisió que porta a una acció: a l’estiu del 72, estant jo a Trieste, em va passar pel pensament la possibilitat de reunir-nos, la meva mare que era a Barcelona, el meu germà que era a Bucarest i jo. La idea se’m va imposar diguem-ne que darwinianament, i va motivar una sèrie de conductes successives que van culminar amb la nostra trobada, tal com estava planejada.

Vaig escollir? Potser si, però no sé què vol dir. El que sí que s’adapta al meu pensament és que l’acció era imposada per dintre, i el que la va fer possible és el coneixement que teníem de com funciona el món.

Les decisions

L’albiri sembla ser una conseqüència de la combinació d’uns estímuls que han gravat informació al cervell en àrees de més o menys rellevància de la memòria i possiblement hi hagi una funció complexa del que hi ha en aquestes àrees de la memòria (immediata o de més temps) que donen com a conseqüència una decisió o una altra.

És una mena de reacció química amb interacció entre núvols de probabilitat dels quals surti la decisió a partir del que s’havia introduït al cervell i de l’estructura del propi cervell (atzarós en el sentit de que depèn del que hi ha emmagatzemat a la memòria). En aquesta decisió poden intervenir factors sense estar relacionats amb la nostra decisió d’una forma lògica. Aquí ajuda el pes de la imitació i el donar més pes a uns factors que a uns altres.

Hi ha un altre aspecte important, previ a les decisions puntuals: tenim ganes de viure, de seguir una carrera, de viatjar; ens enamorem i volem tenir fills (ni que sigui a través de l’atracció sexual). D’on surten aquests desitjos? Què volen dir?

Son com pistes que obrim en el món de les possibilitats al llarg de les quals anirem prenent les nostres decisions

I la física també ha d’introduir el mecanisme pel que podem prendre decisions i portar-les a terme, encara que involucrin el moure partícules.
L’explicació de la capacitat d'escollir i d’actuar és difícil de salvar en el camí de trobar una explicació científica de la nostra experiència, però sigui com sigui penso i actuo com si tingués força llibertat en el meu pensament i en les meves accions
Quan trio portar a terme una acció, què és el que ens passa? Quina part de l'organisme fa la tria? El que veiem són les conseqüències: uns muscles es mouen, uns missatges s'envien...costa pensar que l'acció està determinada per la dinàmica físico-química i que la tria és una mena d'il•lusió, com quan dues persones queden de trobar-se a un lloc a una hora donada. Quina casualitat que els seus àtoms estiguin determinats des d'un principi cap a aquesta trobada pactada amb antelació! La comunicació hi té alguna cosa a veure!
Hi ha hagut experiments que mostren que la decisió està presa i que fins i tot es comencen a fer els moviments per a portar-la a terme, abans de que siguem conscients d’haver pres aquesta decisió. On rau doncs el mecanisme de l’albiri? És separat de la consciència i actua independentment?
O pitjor encara: potser tot ha passat ja i l’escollir i actuar no és més que tirar el temps enrere. La quàntica ja ens ha ensenyat quelcom amb l’antimatèria.
En quina etapa de l’evolució dels essers vius apareix la capacitat de poder escollir? Una paramècia o una formiga que topa amb un obstacle “decideix” prendre una altra ruta?

Què vol dir aquest “decideix”? El primer que notem és que la paramècia o la formiga “noten” un obstacle i modifiquen la ruta.

Una paramècia és molt diferent d’una formiga. La formiga ja té neurones, té un protocervell; la paramècia és unicel•lular i ni tan sols s’assembla a una neurona.

I és que no són les neurones les que noten i retenen les experiències, sinó uns mecanismes que funcionen com una màquina de Turing: reben l’entrada de la situació, l’analitzen segons les seves possibilitats, és a dir, calculen, i emeten un resultat. Aquests mecanismes en el cervell tenen la seva seu en la xarxa neuronal, i són els seus components, no només les neurones, sinó que pot ser que les sinapsis i la dendrites que connecten la xarxa en siguin les responsables.
Però sembla que estic retornant a l’idea d’un cervell com una màquina de Turing. Potser és una màquina de Turing molt especial, que no només calcula, sinó que nota, pensa i decideix: ben mirat, com tota màquina de Turing!

Ara, com funciona aquesta màquina s’està estudiant i encara no es té clar. En Penrose parla de microtúbuls proteínics que contenen el fluid (aigua?) que porta les senyals a la xarxa, i que per la seva mida són subjectes a efectes quàntics que donen una coherència global al sistema, o a una part d’ell.

Com funciona doncs la cosa?: al trobar un obstacle el sistema dóna entrada a la sensació. Aquesta sensació es compara amb d’altres emmagatzemades a la memòria i en surt un resultat: retrocedir i canviar la trajectòria.

No estaria malament el descobrir que el cervell funciona com un ordenador quàntic!


El fons de l’ànima


En algun moment al món
Hi apareix la consciència
En els cil•lis d’un microbi
I més tard a tot qui pensa

Quina cosa misteriosa
És notar-se un mateix
Inserit al món que el volta
Amb colors, formes i pès

I què dir-ne del vertigen
Que ens genera donar voltes
Arrossegats per la força
D’un cicló que tot ho pren

I molt més pregon encara
Em pregunto per la causa
D’aquest jo mateix notar-me
I després ja no ser res






La psicologia

Enigmàtic i lluny d’una explicació científica es troben els valors, les emocions i l'inconscient tot i que són els que es troben més prop de la ment, del funcionament del cervell.

Molt del funcionament del cervell és heretat a través del genoma. Els instints i d’altres, diguem-ne estructures o funcionaments, com la por, la gana, el dolor, les emocions, certes fòbies, l’amor, les passions, l’instint sexual, el sentir-se important, el desig de poder, certs gustos, certs rituals, etc. són nascuts amb nosaltres.

Un exemple de com hereditàriament es pot conformar un comportament complicat és el de l’Amòphila, un himenòpter, que mostra tal coneixement de la localització dels centres nerviosos de les larves amb les que s’alimentarà la seva descendència al sortir de l’ou, que Jean Henry Fabre es va convèncer que no podia ser explicat per la teoria de l’evolució darwiniana, i la va rebutjar.

Sobre la seva estructura heretada genèticament, el cervell es va modificant amb l’experiència: adquireix el llenguatge, habilitats, gustos, coneixements, manies, etc. que el van conformant en un procés evolutiu intern.

En particular s’adapta a la vida en societat. Societats que funcionen en consonància amb els seus hàbits i amb els cervells dels seus individus.


Els valors i desitjos

La voluntat












Al nivell de la sociologia

La comunicació, l’agrupació, la societat

El cervell ha evolucionat junt amb la capacitat de comunicació entre membres de grups de sers vius. El llenguatge dels humans sembla ser el cim d’aquesta possibilitat de comunicació: de recull i transmissió d’informació. I més encara, l’albiri personal i la comunicació fan que es modulin els valors i el comportament de la societat.

Aquesta comunicació ha propiciat la formació de diverses societats cada una amb les seves pròpies característiques, que són l’objecte d’estudi de la sociologia.

A la sociologia ens trobem amb:

-funcionament de la societat
-morfogènesi social
-evolució de la societat
-cultura
-civilitzacions i pobles
-recol•lecció, producció i distribució de recursos
-etologia
-religió
-política
-governs i dictadures
-guerres
-salut
-migracions
-invasions
-ciutats i pobles
-art i modes
-etc.

El funcionament individual dels sers vius el dona la biologia i en el cas dels humans, també la psicologia. Quan tractem d’agrupacions d’ éssers vius i de les seves relacions amb el medi parlem d’ecologia, i quan els sers vius són humans parlem de l’antropologia i de la sociologia.

L’objecte de l’ecologia, és l’estudi del funcionament de l’ “hàbitat” dels sers vius, de la natura, incloent les accions humanes. És en aquest medi que les mutacions i la selecció natural actuen.

Els principis de funcionament de l’evolució dels éssers vius van ser expressats per en Darwin: les mutacions del genoma, més o menys atzaroses, i la selecció natural, en un medi on els recursos són escassos. La consistència de la teoria darwiniana, de mutació i selecció natural, ha estat validada fins i tot per models matemàtics i és extrapolable a d’altres sistemes que admeten canvis més o menys atzarosos (mutacions) i han de competir entre ells per a la supervivència (selecció), en particular en el camp de la sociologia.

La teoria de l’evolució darwiniana (neodarwiniana, hauria de dir) ens mostra un comportament que no serveix gaire per a predir el que passarà en l’evolució de les espècies, però si que ens permet entendre el mecanisme fonamental que regeix aquest evolució. Les mutacions proveeixen noves eines per a interaccionar amb el medi, i segons quines siguin aconsegueixen eliminar als que no les tenen.

La sociologia, que s’ocupa del funcionament de la societat humana, posseeix una problemàtica que resisteix les explicacions científiques: així com la biologia té força enigmes, no reduïbles a la química o a la física, la sociologia estudia comportaments que no s’han pogut reduir en molts casos ni a la biologia ni a la psicologia ni als altres coneixements de la natura.

En el funcionament social es barregen tots els enigmes anteriors. Ens hem de conformar amb una mena de termodinàmica i teoria de l’evolució de la societat.

Dins de la sociologia hem de considerar diversos aspectes com són l’economia, l’antropologia, el govern, la comunicació, la tecnologia, l’aprenentatge, el coneixement, la religió, tots ells força relacionats, i no poc, amb la psicologia i els valors.



















Darwinisme social

De fet la societat és producte d’un procés morfogenètic, semblant al que configura la formació dels sers vius (o del cervell), també immensament complicats (no n’hi ha prou amb les equacions de reacció i difusió del Turing!), on entren els factors biològics, psicològics i ecològics.

El comportament col•lectiu de la societat el voldríem retratar per “lleis” que són més descripcions qualitatives que regles quantificables; quan molt s’arriba a donar la probabilitat de certs comportaments basant-se més en l’estadística que en un model més determinat.

En el que podríem dir-ne darwinisme social, les ”espècies”, que poden ser persones, empreses, tecnologies, modes, valors, llengües, religions, exèrcits, nacions, universitats, mercats, etc., van experimentant canvis i tal com passa amb les espècies en un ecosistema, els components més o menys homeostàtics de la societat competeixen entre ells quan els seus recursos són escassos i els han de compartir. Els més afortunats van substituint als seus antecessors i eliminant els seus competidors.

No podem deixar de banda, però, el paper que l’albiri, al menys el dels humans, juga en l’aprenentatge i en la imitació i, per tant, en l’evolució de la societat, i del món.

L’evolució de la societat humana

La societat evoluciona seguint essencialment la idea darwiniana: és un conglomerat d’organismes que depenen d’uns recursos i que, a través de provatures (canvis hereditaris en un sentit ampli), van adaptant-se al medi, eliminant si cal, allò que no funciona prou bé.

De fet això passa també amb cada un dels humans que componen la societat: actua d’acord amb les possibilitats que li ofereix el medi i dels seus valors (en particular, els seus gustos).

Els valors i gustos, a més dels instintius, s’adquireixen segons el medi en que l’humà es troba: no són els mateixos per a algú que ha crescut en la riquesa i en un medi cultural donat, que per a aquell que ha crescut al mig de la problemàtica de la supervivència: les seves ments, els seus cervells, s’han conformat de manera ben diferent.

També el medi social en el que vivim s’ha anat conformant darwinianament, com el cervell si fa o no fa. En particular tenim les religions i els governs, que han aparegut perquè aglutinant les societats han tingut prou coherència per a millorar la qualitat de vida.

Certament els valors de la gent van canviant segons la seva situació a la societat. Qui ha tastat el poder, és ha dir, el poder decidir què es fa i què no es fa en un àmbit prou ampli, canvia la seva manera de veure el món i els seus valors (mireu si no als polítics i als que tenen molts diners, és a dir, als que manen).

L’encomanament i generalització del comportament a la societat.

Un procés de gran importància, que forma part i s’afegeix a la formació educativa, és el de l’acreció que es presenta en el comportament col•lectiu al voltant d’idees, accions, persones, organismes, modes, etc. es produeix per imitació, encara que abraça l’emulació, l’admiració, la simpatia, l’apuntar-se a una idea o a un corrent d’opinió o a una religió, o, senzillament a fer el que fan els del voltant (també tenim les antipaties, el rebuig, etc.) . Aquest acceptar les coses a través del seu prestigi, o per a no ser diferent o perquè es fixin en nosaltres, obeeix a la nostre incapacitat de fer una anàlisi completa de tot el que acceptem. Tots nosaltres ens hem cregut el que ens han ensenyat a l’escola sobre geografia, història, ciència, etc. sense que n’hàgim experimentat pràcticament res. Aquest comportament, moltes vegades inconscient, és fonamental per a una marxa coherent de la societat. Els rituals formen part d’aquest comportament irracional que assumim per una necessitat de pertànyer al nostre grup. De fet així aprenem a parlar, cantar, ballar, dibuixar, escriure, etc., i de fet així apareixen també les religions i els rituals. I més encara, així es va bastint el funcionament de la societat, amb la seva política, els seus oficis, la seva organització, etc..

Aquest procés és possible degut a l’albiri de cada humà, i és diferent del procés evolutiu on el que compten són les mutacions més o menys atzaroses dels gens.

Una predicció atrevida: La societat, gràcies als cada vegada més eficaços medis de comunicació, i en base als mecanismes de l’evolució darwiniana i de la tendència a la coherència per imitació, funcionarà com un cervell. Amb consciència i, òbviament, amb albiri.










El poder i la política

La política és una combinació més o menys explícita d’informació, de valors, de desitjos, de models i de possibilitats dedicada a fer que la societat funcioni d’una manera suposadament satisfactòria.

Ah! I de decisions i actes! I aquí és on entren els que tenen un propòsit, generalment degut a una idea que els vé de veure que d’altres han fet coses semblants, i l’intenten portar a terme.
Van des del pagès que decideix plantar espinacs al seu hort, fins al Gengis Khan que es vol apoderar de tot el món conegut per a manar-hi, passant pel venedor, el polític, el professor, en fi, per tothom.




























Una idea

Se m’acut una idea. Què tal si el cervell funciona com la societat? Això és equivalent a dir que la societat funciona com el cervell. Ara, és més fàcil veure com funciona la societat que el cervell, i d’aquí se’n poden treure conseqüències sobre com funciona aquest darrer.

La característica més distintiva del funcionament de la societat és que els seus membres prenen decisions i les porten a terme. El prendre decisions no és quelcom que ens trobem a la física: en el món físic les coses es comporten segons unes regles existents d’antuvi. Aquestes lleis lliguen un seguit de conceptes abstrets de la nostra experiència amb unes regles que a voltes es poden expressar matemàticament.

En la societat la cosa no és així: cada individu es comporta no només d’acord amb les lleis de la física ( i de la química, és clar), sinó que posseeix una consciència, un processador intel•ligent i un albiri que li permet prendre decisions i portar-les a terme en el món físic.

Com que en el cervell, amb les seves complicacions (deu mil milions de neurones i mil vegades més sinapsis, a més d’altres factors ocults per a nosaltres), està resultant difícil descobrir com funciona això de la consciència i les decisions, potser és més fàcil veure com funcionen aquests aspectes a la societat i després traslladar-ho a l’estudi del cervell.

A la societat trobem les persones amb els seus pensaments i accions. D’aquestes darreres té particular importància la comunicació, i és important perquè permet influir en el comportament de les persones, transmetent-les-hi informació, ordres, estats d’ànim, etc..

Els motivadors que jo veig més importants del pensament voluntari són la imitació, l’adscripció, la vanitat, la imposició, l’amor, el desig de coneixement, la comunicació.

Fins a quin punt ens preguntarem, tenim llibertat de pensament o d’acció?

I la darrera qüestió:

Com aquesta manera de ser de l’individu determina o modula el funcionament de la societat on està inserit. I més encara ,
com determina el funcionament del conjunt de societats que estan en contacte.

Per a fer l’estudi cal que posem en correspondència els diferents mecanismes del comportaments mental i social

Al nivell de la filosofia

A la ciència, amb tota la seva parafernàlia de lleis de la mecànica, reaccions químiques, evolució darwiniana, etc. se li dóna la responsabilitat d’entendre el món i de servir de guia per a planejar el futur.

En donar una explicació del comportament dels fenòmens observats, és a dir, al fer-ne un model, no podem tenir en compte tots els factors fins a arribar a les partícules elementals, i hem de bastir explicacions ad hoc. Així tenim

- La física macroscòpica, que no explica el que passa àtom per àtom.

- La constitució i formació dels sers vius, de l’home i de la societat.

- El mecanisme darwinià d’evolució: biològica, neural, del coneixement, de la societat.

- El funcionament del cervell, de la ment i de la societat.

Un dels papers de la ciència és esbrinar com sorgeixen aquests comportaments emergents.

Ara bé, som al final de la via evolutiva o bé hi ha molt camp per recórrer en les possibilitats d’entendre el món?

La ment és un sistema que ha anat evolucionant en alguns sers vius, copsant el món, modelant-lo i determinant el comportament dels individus. Desemboca en l’enigma de la consciència del propi individu. Què vol dir jo? Qui s’adona del jo? L’essència de la paradoxa, la boa que s’empassa ella mateixa començant per la cua. Encara que centrem en el tàlem la responsabilitat de la consciència i en particular de l’autoconsciència (Que no són el mateix?), no ho entenem. I no ho entendrem encara que la física introdueixi una pantalla on es retrata la nostra consciència.

I la física també ha d’introduir el mecanisme pel que podem prendre decisions i portar-les a terme, encara que involucrin el moure partícules com si les lleis de la mecànica no prevalguessin.
L’explicació de la capacitat d'escollir i d’actuar és difícil de salvar en el camí de trobar una explicació científica de la nostra experiència.
Ens trobem amb un problema que no sabem resoldre. Per una banda la matemàtica i la física ens diuen que els processos estan determinats, i que és només deguda a la complexitat d’alguns processos que hem d’admetre la probabilitat, com en la termodinàmica i en l’economia. És clar, estic suposant que els processos de la física quàntica estan determinats, i que la incertesa de Heisenberg és només deguda a això que en diem observació, i que no sabem ben bé què és. I també estic suposant que no hi ha més factors que els de la física en el funcionament del món. La probabilitat surt, com ja hem dit, del nostre desconeixement dels detalls en situacions complexes. Bé doncs, si és així, tot està determinat encara que no sabem com: tal com diuen les religions que tenen un Déu totpoderós que ja ho ha determinat tot (però que ens diuen que ens portem bé!). Però és una mica contrari a la nostra evidència el que no puguem escollir, el suposar que tot el que fem, pensem o desitgem ja està determinat! I que així és amb tot el funcionament del món. Llavors els processos evolutius amb tot el seu mecanisme son una il•lusió? Costa admetre-ho.
Potser amb el cervell l’home està entrant al cor de la paradoxa: L’entendre’s un mateix. És com els miralls paral•lels, que reflexen el reflexat fins a l’infinit.






























Ai, el temps


Al meu cap tot gira i tomba
Gira i tomba sens descans
I em demano si hi ha un Newton
Que expliqui què està passant

Que m’expliqui de què es tracta
I si tinc algun demà
Perquè si no, renuncio
I me’n vaig a pastar fang

Tantes il•lusions perdudes
Tant d’amor i tant plorar
Perquè tot se m’esvaeixi
Com si mai no hagués estat

Ai, quin món més poca solta
Que em permet ser alguna cosa
Per després abandonar-me
Com si jo ja li fes nosa

I la culpa la té el temps
Que amb el seu pas tot ho crea
I després tot ho descrea
Tot ho posa en moviment!

Tot plegat el món és sàdic
I el millor és emborratxar-nos
Per a oblidar que morim
I pensar-nos que existim













El món és una màquina de Turing

Tot comptat i debatut pot ser que el món funcioni com una màquina de Turing: Té uns estats i té una lògica interna que determina l’evolució d’aquests estats. I, naturalment, hi ha el temps.

La memòria és l’estat de les coses en un moment donat i el funcionament és el que determina l’evolució d’aquest estat. La diferència amb una màquina de Turing clàssica pot raure en que aquesta evolució sigui continua i no discreta, però això està per veure amb la física quàntica.

El llenguatge és el que ens defineix l’estat i la seva evolució

Aquesta manera de veure el món i el seu comportament implica el determinisme d’aquest comportament. Per tant el lliure albiri és una il•lusió deguda a la complicació dels processos on apareix, en particular en els animals i, és clar, amb els humans: és a dir, quan prenem una decisió ens sembla que podem escollir, però en realitat ve forçada per l’estat en aquell moment i per les lleis de funcionament.

Quines són les entrades d’aquesta màquina i qui en rep les sortides? Bé doncs és una màquina que es retroalimenta amb els estats que va adquirint. Per això pot haver-hi hagut un principi: el big-bang.

L’evolució de la màquina, del món, no és ben bé com la darwiniana, les coses van evolucionant d’acord amb el determinisme de la màquina, però no hi ha competència pels recursos; al menys no en el fons, encara que sembla que n’hi hagi en nivells com el biològic.















Reflexions sobre el “com” i el “perquè”


El “com” ens diu de què depèn el funcionament del món. La ciència ens proporciona una part de les respostes al “com”

El “perquè” demana per la causa, com a responsable d’un efecte. Quan la resposta obeeix a un comportament, a un funcionament, que ens diu “com” es relacionen les coses entre elles, aquest “perquè” és equivalent a un “com”, puix que el que demanem és la inserció de causa i efecte dins del model de funcionament.

Hi ha un sentit que transcendeix a la nostra visió del funcionament del món a la pregunta de “perquè”. Per exemple: Perquè existeixo?
I, en general: De què es tracta això de la vida? Perquè sóc conscient del món i de mi mateix? Perquè s’adapta tan bé l’explicació racional que dono del món al que experimento?

No veig la manera de respondre aquestes qüestions, entre d’altres raons perquè no sé què vol dir “perquè” en el context de les preguntes que em faig.

Segons hem dit més amunt, el perquè demana per la causa. Quan aquesta “causa” es troba inserida en una explicació, un funcionament, acceptats per qui es fa la pregunta es converteix en un com. Fins i tot si es refereix a la creació del món per un Déu. Ara bé, si la pregunta és amb quina “intenció” crea Déu el món, llavors ja no es tracta del com, sinó del “perquè” en un sentit transcendent.

Certament expliquem com s’ha originat l’univers, més o menys encertadament, a partir de les observacions fetes amb els nostres sentits eixamplats. Però quin sentit pot tenir la pregunta : Perquè s’ha format l’univers?

Semblant amb la vida; donem una explicació de com es constitueix i es desenvolupa, des del primer procariota fins a l’home amb tot i ment, però de què es tracta? Perquè tot això?

Potser és que necessitem més sentits per a donar sentit a la pregunta. De la mateixa manera que una organisme sense un cervell prou desenvolupat difícilment es plantejarà l’origen de l’univers, l’estructura de la matemàtica o l’evolució de la vida, doncs nosaltres no tenim les eines per respondre (ni fer-nos!), preguntes sobre el perquè.

Ja en els estudis del comportament de la ment, ens trobem amb alguns obstacles que no hem pogut superar (encara?).Penso que és molt presumptuós que nosaltres, formigues glorificades, podem donar resposta a totes les incògnites que se’ns presenten. I no tan sols pel que fa a les preguntes sobre de què es tracta tot plegat, sinó fins i tot respecte del funcionament del món, incloent la nostra ment.

Fins a quin punt la nostra visió del món està limitada pels nostres sentits i el que d’ells i la nostra ment se’n deriva? Ja amb la física quàntica hem hagut de prescindir de la nostra visió macroscòpica, per a acceptar unes entitats que ens costa molt d’entendre, és a dir, de tenir-ne una imatge mental prou adequada.

Sigui com sigui, no veig la possibilitat d’una explicació racional al motiu de la nostra existència. Certament no per part d’una persona (o ser viu!) en particular, sinó, potser, fent part d’una cadena que no sabem on porta. Potser a través de la nostra descendència la pregunta del perquè estem aquí tindrà sentit perquè en podran donar una mena de resposta. Aquí jugo amb el temps i l’espai com si fossin bàsics per a les explicacions. Venen dels nostres sentits: potser no ho són de bàsics.

Els recursos que tenim per a expressar la nostra posició davant la incògnita de la nostra existència es troben no només a la ciència i l’explicació racional del món, sinó en la metàfora i els sentiments, que no per ser el producte de l’evolució darwiniana, són menys colpidors.

Tenim a Xàncara, Plotinus, San Juan de la Cruz, Meister Ekhard, que van cercar la resposta a través d’un apropament místic a la incògnita.

Estem atrapats, i no sols per les paraules, sinó per la nostra visió del món. Tot i això, no deixa d’existir la inquietud i la pregunta. I tractem de respondre-la amb el que tenim: la paraula, l’art, el sentiment.



Ulls que el món obre
per a veure’s ell mateix;
s’hi retrata, es contempla.
Si el que veu no li agrada
n’obre més i més,
cada vegada més fins,
per mirar-se ben endins,
i tot mirant-se admirar-se
com si fos un Adonis.






Raó, matemàtica i cultura

La raó

El cervell s’ha originat en els sers vius com a mecanisme de control de l’organisme i de la seva relació amb el món. A partir d’organismes unicel•lulars que ja mostren l’adquisició de memòria i control dels moviments, els sers vius han anat adquirint més capacitat per a controlar l’organisme i per a retratar el món perquè això té avantatges competitives que han fet evolucionar aquesta capacitat fins a arribar al cervell dels humans.

La ment, el cervell, retrata el món fent servir els sentits i la configuració heretada. En el cas de l’home ha sigut capaç, fins i tot de desenvolupar la ciència; és a dir, ha sigut capaç de fer un model del món i del seu funcionament que s’adapten a les seves experiències.

La configuració heretada pel cervell de l’home ja està adaptada evolutivament a molts aspectes de l’experiència amb el món. Li falta però la raó, és a dir la capacitat de pensar com de certes coses se’n deriven d’altres. Això ho adquireix amb l’experiència vital. Sobre els esquemes heretats es va edificant i conformant el cervell a base de l’experiència rebuda i posada a prova.

Una de les primeres coses que s’adquireixen és la capacitat deductiva: el poder deduir a partir del que es coneix. Aquesta capacitat lògica és fonamental i està imbuïda al cervell des de la seva configuració, i s’ha adquirit en l’etapa evolutiva. El cervell es conforma amb la raó i l’enraonar. Adquireix el llenguatge i la lògica proposicional, i amb ella una màquina de Turing. I alguna cosa més, com va fer veure en Gödel.

Matemàtica

La matemàtica és una part de la cultura que tracta de les propietats de quantitat, ordre, mesura, etc. que ens serveixen per a retratar el món. Ho fan d’una manera lògica, racional; potser perquè el món és lògic i racional.

La matemàtica es forma al cervell d’una manera semblant a com ho fa el llenguatge: el cervell es va modificant evolutivament de manera de fixar conceptes i relacions de la manera més convenient per a poder tractar de quantitats, ordre, mesura, etc..

La matemàtica evoluciona en dos escenaris: el personal i el social.

En el social evoluciona per una banda com les arts, per l’estètica de l’harmonia. Per l’altra per la seva capacitat de retratar alguns aspectes del món i del seu funcionament, que fan que evolucioni ensems amb la ciència i la tècnica.

Certament una de les avantatges evolutives de la matemàtica, tant a la societat com a l’individu, és la seva capacitat per a retratar el comportament del món (encara que hem de fer notar que també té un gran valor estètic que la fa interessant i captivadora). I aquesta capacitat l’ha feta, no només útil, sinó necessària per a la ciència i la tècnica, a més de naturalment per al comerç, l’agrimensura, la construcció, l’astronomia, la navegació, la cartografia, etc.. De fet la física i la tècnica tal com les coneixem han evolucionat del bracet amb les matemàtiques.

Fins no fa gaire la matemàtica consistia en l’aritmètica, l’àlgebra i la geometria. Fa 300 anys el càlcul infinitesimal i les seves equacions diferencials van permetre calcular el moviment dels astres, la dinàmica dels cossos i el fluids, l’electromagnetisme, etc., fins a culminar en la nostra ciència i tecnologia actuals. Ara s’estan desenvolupant noves tecnologies que fan servir eines matemàtiques evolucionades de les anteriors: informàtica, comunicacions, estadística,.... I no oblidem l’evolució de la matemàtica dins d’ella mateixa: àlgebra, topologia, geometria, teoria de funcions, equacions diferencials....

Cultura

Cultura és coneixement, comportament i valoració. Determina els interessos i preferències. Hi ha la cultura individual i la cultura social.

En l’escenari personal obtenim la cultura a partir de la família, l’escola, la lectura, els viatges, els companys i la societat en general, a més de totes les demés experiències vitals.

On rau la cultura d’un individu? Doncs en el seu cervell, en la seva ment, que es va modificant i conformant en cada un de nosaltres a través de l’experiència vital i d’acord amb els seus processos de captació d’entrades de percepcions i d’interrelació entre aquestes. Així adquirim els coneixements del llenguatge, de la música, de la religió, de la matemàtica, de la ciència, i també els valors, gustos i preferències.

Així com la ment, es va conformant d’acord amb les seves experiències i la “reentrada” interna, així mateix ho fa la societat, la cultura de la qual evoluciona d’acord amb l’interès, l’acceptació i la utilitat de les seves maneres de fer.

No cal ni preguntar-se el perquè tothom sap parlar, però no tothom sap el llenguatge musical ni la matemàtica més enllà del comptar.

La resposta és senzilla: el llenguatge és necessari, mentre que el llenguatge matemàtic o el musical no ho és. Al cervell li costa aprendre a entendre i parlar, té un centre especialitzat, el Centre de Broca. Qui no aprèn a parlar de petit mai no parlarà, i qui no aprengui a llegir i escriure li costarà molt el fer-ho de gran. Així mateix passa amb la música i la matemàtica, podem aprendre a cantar i a sumar i multiplicar de petits, però si no aprenem el llenguatge musical, a llegir i escriure musica, és inútil tractar d’aprendre-ho de gran. I així és amb la matemàtica; costa molt l’aprendre el càlcul, l’àlgebra i la geometria de gran. De fet així és en tot el que hem après. I què dir d’aprendre una llengua estrangera de gran; és quasi impossible sense un procés d’immersió. Costa molt modificar el cervell quan ja està encarrilat. Mireu sinó les religions.

Tot això vé al cas perquè si volem que la gent sàpiga parlar, llegir i escriure, música i matemàtiques, que són les eines per a introduir-nos a la cultura, i a la ciència, que en forma part, hem de procurar un aprenentatge des del principi de la nostra vida. Amb el llenguatge ja es fa, amb el demés de vegades no. La televisió, els videojocs i els xats són avui els principals enemics de la cultura: prenen el lloc d’aprenentatges més útils per a entendre i conviure en el món.

Una pregunta que es fa darrerament és el perquè hi ha un decliu en l’interès per les ciències i les tecnologies “dures”. La resposta no és gaire difícil de donar: la matemàtica, la ciència i la tècnica són cada cop més difícils, en el sentit que el nou coneixement i les noves tècniques, a més de multiplicar-se, requereixen més coneixements i més avançats, i per altra banda sembla que hi hagi maneres més senzilles de satisfer els interessos, que per cert estan molt condicionats per la moda, el comerç, els espectacles i els media.

Els interessos, les creences i els hàbits s’adquireixen per acreció. Un dels comportaments fonamentals del ser humà és la imitació. Sent del tot impossible entendre-ho tot, un hom s’ha de creure el que la gent de la seva confiança li diuen. Així, si un comportament, una creença o un coneixement atrau a prou gent, hi haurà més gent que s’hi apuntarà. Així han tingut grans èxits les màgies i les religions, les teràpies i medicines alternatives, els productes de bellesa, les modes, la música, el ball, la Coca-Cola, etc.. La ciència també funciona així: no hi ha científics que hagin comprovat la veracitat de tot el que creuen, però ho fan perquè s’adiu amb la resta del que saben i, sobretot perquè funciona, perquè l’encerta. Aquesta és la característica fonamental de la ciència: que l’encerta. I la matemàtica hi ajuda molt.




Els mecanismes del canvi

La nostre percepció del món es caracteritza pel canvi, canvi en el temps i canvi a l’espai. Agrupant-los en diferents grans tipus, els canvis són:

- Dinàmics, com són els canvis en el temps de la posició, velocitat, densitat, temperatura, energia, etc. d’una partícula elemental, d’un cos sòlid, d’un líquid o d’un gas, i fins i tot d’un ésser viu o d’una societat

Per a retratar el comportament a l’espai i al temps d’aquests aspectes tenim les eines de la matemàtica, de la física, de la química, de la biologia i de la sociologia, que ens proporcionen les equacions (moltes vegades diferencials) que s’han de satisfer.

- Espacials, en els que canvia la configuració del medi que estem considerant.

Tal és el cas de la pèrdua d’uniformitat d’un medi degut a que les condicions que el caracteritzen han canviat. Per exemple una reacció química en que per reacció i difusió els reactants ja no tenen una distribució uniforme si algun paràmetre ha ultrapassat un cert valor crític. O el llit d’un llac que s’asseca, que es parteix en trossos de mida regular.

La formació de teixits cel•lulars a partir d’una sola cèl•lula mare, ja no sabem ben bé on posar-la, perquè es barregen els aspectes morfogenètics, és a dir d’ocupació de l’espai, amb els aspectes dinàmics.

- Evolutius, en el sentit darwinià, en que els canvis són posats a prova en condicions de competència en un medi on no tot pot mantenir-se.

Tal és el cas de l’evolució de les espècies vives i també de la competència social i econòmica entre comunitats i empreses. Aquests mecanismes originen canvis en la configuració del medi; nacionalitats, religions, llengües, apropiacions de recursos, dominis colonials o militars, etc..

- De contagi o imitació, en que en una societat s’adquireixen comportaments i coneixements per imitació o per convenciment encara que no sigui comprovat..

Aquest mecanisme és essencial per a la transmissió del coneixement i del comportament entre societats animals i humanes. Tals són els llenguatges, les religions, les modes i molts coneixements.

Entre els diferents canvis en el temps que la ciència considera es troben:

- El moviment d’una partícula quàntica
- El funcionament d’enginys electromecànics
- Els canvis a la matèria agregada
- Els canvis en la descendència d’un ser viu
- Els canvis en un sistema ecològic
- Els canvis en el cervell
- Els canvis a la societat
- Els canvis cosmològics

Els canvis poden retratar-se mitjançant:

- Un procediment determinista, com pot ser una equació diferencial o un programa d’ordinador. Tal és el cas de la mecànica celest, per exemple.
- El mateix amb la introducció de la probabilitat (la termodinàmica i la entropia), és a dir, processos aleatoris, quan la complexitat ens priva de veure els detalls.
- Els processos geològics i astronòmics, explicats per la geologia i la cosmologia.
- Els processos morfogenètics, explicats per la físico-química, com en el creixement d’un ser viu a partir d’una cèl•lula.
- El funcionament d’un ser viu, incloent el metabolisme, el sistema immunitari, el sistema nerviós, etc..
- El canvi de les característiques i distribució dels sers vius a través de la seva reproducció i de les seves mutacions i de la competència en el medi ecològic, explicats per la teoria de Darwin.
- El desenvolupament del cervell, a nivell individual i a nivell ecològic, explicat per la neurociència.
- El desenvolupament de la societat, amb la tecnologia i les idees, portat a terme pels coneixedors del funcionament del món i explicat pels filòsofs i d’altres pensadors.

Els canvis s’hereten; és a dir es van tenint en compte els estats anteriors per a determinar quin són els estats següents.

Hi ha una jerarquia de complexitat en aquests processos:

Els més simples són deterministes, en el sentit que donades les condicions en un moment inicial queda determinat el procés per a tot temps. Aquest és el cas en el que el procés es pot modelar mitjançant una equació diferencial o de diferències o, en general per una programació explícita (com en un ordinador digital). La mecànica clàssica és així, incloent la física de les partícules newtonianes, la física dels cossos rígids (la mecànica celest o els mecanismes, per exemple).

També la física dels cossos elàstics i fins i tot la dels fluids si no fos que els seus models matemàtics es resisteixen a l’anàlisi. En el cas de la matèria agregada, per exemple els gasos, la complexitat fa que no es puguin determinar en detall els estats i apareguin la probabilitat i l’entropia.

La física de les “partícules” elementals, és a dir, la mecànica quàntica, ja es complica, perquè encara que els models matemàtics proporcionats per les equacions de Schrödinger o de Dirac són deterministes, les observacions hi fan entrar la incertesa. Però, tot i això, podem dir que el procés queda donat per unes equacions que retraten el procés.

A la biologia suposem que el procés morfogenètic de creixement dels sers vius a partir de la seva gestació és un procés determinat per una físico-química complicada, però, a més de la seva complicació no suposem que no estigui tan determinat com els altres processos complexos de la física i de la química. Tot i això apareix un altre element que és la reproducció, la gestació. Aquí la memòria del passat es transmet d’una manera complicada a través del genoma. Tan complicada és aquesta transmissió d’informació que no és fidel del tot gairebé mai, i en el model apareixen canvis no programats motivats per causes exteriors al procés mateix. Així, dins del context individual el procés és tan determinat com els processos físico-químics, però en un context global, ecològic, apareixen novetats no programades. De fet, el canvi en el temps experimenta bots no programats. Es dirà que en el cas de la termodinàmica de gasos també hi ha canvis que no podem programar degut a la seva complexitat, però no tenim una herència de sistemes relativament independents com en el cas dels sers vius. És com si hi haguéssim posat un pis més al model. Aquest és el concepte acceptat d’evolució darwiniana: el medi es va modificant per canvis en l’herència que van determinant el canvi ecològic.

El funcionament del cervell es pot comparar amb un medi ecològic en el que viuen les impressions i les idees. Les impressions s’originen per les senyals que arriben a les diferents parts del cervell, ja sigui a través dels sentits, ja sigui per la reentrada interna. Aquestes impressions van canviant i relacionant-se les unes amb les altres mitjançant la xarxa neuronal i sinàptica. Les idees sorgeixen del funcionament harmònic del cervell. Aquest funcionament harmònic és la consciència, responsable de la voluntat, que és capaç d’escollir i d’actuar.

Aquesta acció la fa sense contradir la física, de fet és part de la física, explorada però no integrada. És una propietat que produeix efectes sobre el sistema neural que el fan comportar-se d’acord amb aquesta consciència i volició.

Programació

Programat vol dir que el que passi està determinat per un programa de manera lògica. Com en un càlcul en una màquina de Turing, en un ordinador en el nostre cap.

La matemàtica deductiva, la que ensenyem a les escoles, està programada: a partir d’uns axiomes postulats anem deduint proposicions. Hi ha proposicions que no es poden deduir a partir dels axiomes inicials, tot i sent vertaderes, perquè s’escapen del sistema deductiu que fem servir (Gödel).

Què més sabem que està programat? D’una manera total gairebé res més. Hi han però processos que ho estan, encara que el programa no es realitza d’una manera precisa degut a intervencions que no en depenen. Per exemple en la reproducció dels sers vius el DNA conté un programa que permet que les característiques dels descendents estiguin determinades els genomes dels seus progenitors. No sabem gaire encara com funciona aquest programa. El desenvolupament embrionari, la morfogènesi dels sers vius és com el muntatge d’un puzzle on les peces són les proteïnes quo es van sintetitzant sota la direcció del genoma. La veritat però és que no és gaire precís; a cada rato hi ha mutacions que canvien una cosa o altre. I aquestes mutacions no solen estar-ne, de programades. Tot i això els fills s`’assemblen als seus pares i hi ha bessons quasi indistingibles.

I pel mateix sistema ens trobem que la formació del cervell entra en el mateix programa morfogenètic, i així és en gran part, però sent les sinapsis modificables amb l’experiència (que no està programada) , el cervell, i amb ell el pensament, segueixen evolucions gens programades.

I la societat (humana o no), va heretant la manera de fer que preval en el seu medi, una herència cultural que es va modificant amb els avatars de l’existència. Per exemple les llengües, les religions, la moda...

També podria ser que tot estigui ja programat, com si el món, amb nosaltres dins, fos com un ordenador amb tot i el seu programa: la sofisticació que estan adquirint els ordinadors, el funcionament dels quals està determinat, pot posar la pell de gallina.



Informació

A la llista de definicions prèvies que encapçalen aquest escrit definim comunicació i informació antropocèntricament, és a dir referides al meu jo i a d’altres jos. Podem generalitzar aquestes definicions i en comptes de considerar “jos” i “ment” podem considerar que la “informació” és el canvi que experimenta una entitat per efecte de la interacció amb d’altres, i que la “comunicació” és aquesta interacció.

Així queda que la “interacció” segueix sent la influència mútua entre diverses parts del món, és a dir, entre dues o més entitats (partícules, cossos, sers vius, ments, societats), que la “percepció” és la part de la interacció sobre un dels seus protagonistes i que la “informació” és el que genera el canvi produït per la percepció

En el cas de la física la interacció ve donada per les lleis que regeixen el comportament de partícules, camps, cossos, etc.. Arribant a la biologia, a la ment i a la sociologia, la informació altera els estats de les entitats que la reben de maneres complexes. Si n’hi diem organisme a una entitat prou estructurada, que funciona isolada, homeostàtica, la informació modifica el seu estat i per tant el seu comportament.

És clar que aquí hi ha un problema de definició. El sistema solar o el motor d’un cotxe són organismes? Jo diria que no; els manca estructura, complexitat. No, més aviat per a rebre informació s’ha de tenir una estructura que retrati aquesta informació. Memòria? Un ordinador és un organisme? Potser si, perquè recorda les dades d’entrada i d’acord amb elles canvia el seu funcionament.

La informació als humans sol estar sustentada en una mena de “llenguatge”: està xifrada. Si un hom mira un planeta al cel, un raig de llum incideix a la retina. Això és comunicació però encara no és informació. Si la ment de l’home canvia amb l’observació del planeta, si, per exemple en dedueix que falta poc per a que s’acabi la nit, això ja és informació.










Els enigmes

1. La incorporació a la mecànica quàntica de la relativitat general.

2. Naixement i evolució de l’univers.

3. L’aparició de la ment, adient-se al món.

4. La consciència del món i de mi mateix.

5. L’albiri.

6. El perquè de tot això.


Primeres aproximacions a les respostes:

1- La relació quàntica-gravitació està sota escrutini, però no se’n té una explicació vàlida; potser es requereix canviar de model: cordes? Sembla que no: no considera el canvi de geometria de l’espai donat per la gravetat.
2- El big bang, la inflació de l’univers, l’energia i la matèria fosques estan lluny d’entendre’s: les explicacions són extrapolacions imaginatives de les observacions.
3- La ment és un sistema que ha anat evolucionant en alguns sers vius, copsant el món, modelant-lo i determinant el comportament dels individus. Ha heretat la lògica a través de l’observació del món.
4- Desemboca en l’enigma de la consciència del propi individu. Què vol dir jo? Ara bé, som al final de la via evolutiva o bé hi ha molt camp per recórrer en les possibilitats d’entendre el món?
5- La física actual no ho explica tot, no queda més remei que dir que el lliure albiri és un nou aspecte de la física que encara no s’ha entès.
6- Res a dir.










Prosaic


Rellegeixo aquest escrit
I em quedo del tot parat
De veure que el que hi dic
Queda molt encarcarat

En cap punt hi ha el caliu
Ni l’emoció desfermada
Que s’apodera de tu
Per una cosa estimada

Com si jo mai no plorés
Per causa d’un patiment
Com si les llàgrimes, vès,
No les produís l’enteniment