ALBERT EINSTEIN

L’any 1905 Albert Einstein treballava a l’oficina de Patents de Berna (Suïssa). Tenia 26 anys. Havia nascut a Ulm (Alemanya) el 14 de març de l’any 1879. De petit va rebre classes de violí i fou educat en el judaisme. Més endavant, aquesta formació la va rebre a la mateixa escola. Va estudiar càlcul matemàtic a partir del 1891.


Va suspendre uns exàmens que li haurien suposat l’ingrés a l’ETH de Zurich (Eidgenössische Technische Hochshule ). Va decidir assistir a classes a Aarau com a via per a poder entrar a l’ETH.


Havia renunciat a la nacionalitat alemanya el 1896 i no obtingué la suïssa fins el 1901, quan va aconseguir ésser professor de Matemàtiques a Wintertur. Poc després, va començar a treballar a l’oficina de patents abans esmentada.


Va obtenir el grau de doctor el 1905 amb una tesi sobre una nova determinació de les dimensions moleculars. També va publicar a la revista Annalen der Physik tres articles. Qualsevol dels tres hauria estat suficient per a donar fama a un físic, però el tercer d’aquest articles la va revolucionar.


El primer tractava de Física quàntica (“Sobre el punt de vista heurístic relatiu a la producció i transformació de la llum), teoria que havia estat proposada l’any 1900 per Max Planck. Aquesta teoria va refutar certs aspectes de l’electromagnetisme clàssic quan aquest s’aplicava al món de l’àtom. De forma molt resumida afirma que l’energia està quantificada; que quan es guanya o es perd no es fa de forma contínua sinó que sembla estar “granulada”. Aquest grànuls d’energia són els quanta (plural de quantum). Aquesta percepció tan fina no la tenim en el nostre macrocosmos i només es perceptible en el món atòmic o subatòmic.


El segon va ésser sobre mecànica estadística (“Sobre el moviment de les partícules en suspensió en líquids en repòs que exigeix la teoria cineticomolecular de la calor”) . És un article continuador del treball de Boltzmann i Gibbs. La mecànica estadística tracta el comportament de la matèria a nivell molecular. Però, essent tan gran el nombre molècules, cal estudiar-ne el conjunt utilitzant lleis estadístiques especials.


El tercer article és conegut ara com la teoria especial de la relativitat (“Sobre l’electrodinàmica dels cossos en moviment”). Un dels seus postulats atribueix a la velocitat de la llum en el buit un valor constant i independent del sistema de referència en el qual es faci la mesura.


Això, amb ulls del nostre món habitual és sorprenent. Si avancem a 100 Km/h, un cotxe més lent que va a 80 Km/h (des del seu punt de vista) veurà com l’avancem a 20 Km/h. Igualment, si un cotxe va en sentit contrari a nosaltres a la velocitat de 60 Km/h apreciarà que ens acostem a 160 Km/h. En canvi amb la velocitat de la llum això no passa. La llum té una velocitat (en l’espai buit) de 300000 Km/s independentment de què sigui observada per un observador que s’allunyi o s’acosti a la font lluminosa.


Segons la teoria especial de la relativitat, a més, massa i energia són equivalents. Això explica l’energia que desprèn una estrella com ara el Sol. S’està anihilant matèria i produint-se una enorme quantitat d’energia. Aquest aspecte de la relativitat ha esdevingut tan popular que la fórmula d’equivalència

la podem trobar no solament a llibres de Física sinó fins i tot en tires còmiques i pel•lícules.

I això només va ésser el començament.

L’any 1905 fou el annus mirabilis i la comunitat científica va fer de l’any 2005 l’ any internacional de la Física.

La teoria especial de la relativitat que havia abordat inicialment no contemplava els efectes dels camps gravitatoris. La seva teoria general de la relativitat va introduir la noció que els camps gravitatoris corben l’espai. Va ésser famosa - ara diríem d’ampli impacte mediàtic- la predicció que un raig de llum procedent d’una estrella tindria una desviació en passar a prop del Sol. Es muntaren expedicions astronòmiques l’any 1919 per tal d’aprofitar l’observació de l’estrella aprofitant la foscor durant una eclipsi de Sol. I, efectivament, es varen complir les seves previsions corregint el que fins llavors s’havia estudiat basant-se en la gravitació newtoniana. Va ésser impactant. Com a exemple, el titular d’un diari londinenc:

TIME

REVOLUTION IN SCIENCE

New theory of the Universe

Newtonian ideas overthrown

Avui dia és impensable parlar de cosmologia, de la formació de l’Univers i de com aquest ha evolucionat, de forats negres, d’estrelles de neutrons i de multitud de qüestions astrofísiques sense tenir en compte la relativitat general.


Curiosament, va rebre el premi Nobel l’any 1921 per un treball de l’any 1905 sobre l’efecte fotoelèctric però no per la teoria de la relativitat.


L’any 1923, va visitar París, Palestina i Barcelona. La Societat Catalana de Física, filial de l’Institut d’Estudis Catalans, va publicar l’any 1998, celebrant el 75è aniversari de la visita a la Ciutat Comtal, una traducció dels tres famosos articles del 1905.


No massa afortunat en el seu món familiar, va ésser un home compromès en causes polítiques.


El desembre de l’any 1932 va acceptar de treballar als Estat Units. El mes següent va arribar al poder el règim nazi a Alemanya que és on havia estat vivint. Mai més no hi tornà.


L’any 1940 va adquirir la nacionalitat americana sense renunciar a la suïssa. Va contribuir a l’esforç econòmic de la guerra manuscrivint el seu article del 1905 sobre la relativitat i posant-lo a subhasta. Es va vendre per sis milions de dòlars.


El 1949 va començar a estar malament de salut. En el seu testament deixava el seu material científic a la Universitat de Jerusalem que havia finançat el seu primer viatge a Amèrica. Va rebre l’honorífica ’oferta d’esdevenir president d’Israel quan el 1952 va morir el primer que va tenir aquest Estat, el Dr. Chaim Weizmann. Però Einstein hi va renunciar no sense sentir-se molt preocupat pensant que la seva negativa s’interpretés com a una ofensa.


L’ultima setmana de la seva vida va escriure a Bertrand Russell manifestat el seu acord per desarmament nuclear en el món. Els seus últims actes varen ésser de reivindicació de la pau internacional.


Va morir a Trenton (New Jersey) del 18 d’abril de 1955.

LA TERRA ÉS UNA BALDUFA

            El dia 4 d’octubre de l’any 1582 va morir-se Santa Teresa. No la varen enterrar fins el dia 15.  En realitat aquest dia va ésser el dia següent del de la seva mort.

            Havia entrat en vigor el calendari gregorià. Aquesta reforma es va aplicar el mateix dia a Portugal i a Roma, dos mesos més tard a França i progressivament a tota Europa. A Rússia hi arribà l’any 1918 i a Grècia el 1923.

            El calendaris més antics tenien la seva base en els fenòmens lunars. Però tenint en compte que el sol és el responsable del dia i de la nit  i també de les estacions es va començar a imposar el calendari solar.

            L’any egipci tenia 12 mesos de 30 dies i cinc dies suplementaris (dies incerts). El grecs tenien un any de 345 dies dividits en 12 mesos. La falta de coordinació amb els esdeveniments solars la corregien afegint 3 mesos de 30 dies cada vuit anys.

            Juli Cèsar establí un calendari de 12 mesos de 30 o 31 dies llevat del febrer que en tenia 28. Cada quatre anys s’havia d’afegir un dia (el 29 de febrer). Això vol dir que un any tenia, per terme mitjà, 365,25 dies.

            En realitat l’any tròpic (el temps que tarda el sol en passar dues vegades consecutives per un punt nomenat Vernal)  és de 365,2422 dies.   L’any tròpic és el que està relacionat amb les estacions astronòmiques, la durada del dia, el temps en el qual  cal sembrar, en el qual cal collir el gra, etc.  Aquesta insignificant diferència produïa un retard de 8 hores cada segle en el calendari. En el segle XVI es portaven acumuladores gairebé 130 hores (més de cinc dies).  Això obligava a que fos rectificat  doncs  a la llarga faria fred en ple Juliol i calor en ple Gener.

            La reforma gregoriana va consistir en fer un “salt” de 10 dies per acomodar els fets astronòmics al calendari oficial. Es va convenir que  només fossin  de bixestos els últims anys del segle sempre que les dues primeres xifres formessin un número múltiple de quatre. Així, per exemple, l’any 2000 ha estat de traspàs però no el 1900, ni el 1800 ni tampoc el 1700.

            Quan  comença la primavera el dia 21 de març, es diu que entrem en el signe d’Àries.  En realitat la terra tarda 20 minuts més en fer una volta completa al voltant del sol (any sideri) que el que dura un any oficial (ajustat a l’any tròpic). Això fa que  al llarg del temps s’hagi produït un desajust entre l’any oficial i el signes de zodíac. En el dibuix veiem el sol el dia de Nadal d’aquest any.  En teoria Nadal és dins del signe de Capricorn però com es pot veure en el dibuix en realitat esta passant per  Sagitari.

            Com es que es produeix aquest fenomen?

            L’explicació cal trobar-la en el fet que la Terra no és perfectament esfèrica. La influència del nostre satèl·lit no és uniforme.  La lluna fa més força en les parts més lleugerament  abombades que té la Terra. Com a conseqüència el nostre planera fa un moviment de rotació com el d’una baldufa. El nostre eix de rotació diària va seguint una superfície cònica.  El fenomen rep el  nom de precessió dels equinoccis. El temps que tarda en fer una volta completa és d’uns 26000 anys.  Això vol dir que, lentament, l’eix de la terra es va “passejant” per l’esfera celeste.  L’eix de la terra, que ens marca el Nord, actualment apunta a  l’estrella Polar. Però això passa ara. En l’Egipte de fa 5000 anys l’estrella Polar estava a 25 graus del Nord!  En el dibuix podem veure on estarà el Nord l’any 6001 (el dia de Nadal). 

EL SOL I ELS NEUTRINS

            Raymond Davis,  Masatoshi Koshiba i Riccardo Giacconi varen  obtenir el premi Nobel de Física del 2002 per la seva contribució al coneixement del cosmos. Els dos primers pels treballs en la detecció de neutrins còsmics i el tercer pel descobriment de fonts còsmiques de raigs X. El treball d’aquest últim s’escapa del tema d’aquest article.

            El dia 10 d’octubre del 2002, dos dies després de la concessió del premi, un alumne de primer de Batxillerat em va dir:

Ha vist? Sap la notícia?  Han descobert els neutrins!. No vaig saber que contestar. Els neutrins ja fa força anys que  han estat detectats!  No sé que va llegir o escoltar, però la informació que tenia era una mica confusa.

Per què brilla el sol?  Aquesta pregunta és una de les mes antigues de la humanitat.  Però el primer en contestar-la correctament va ésser Eddigton l’any 1920:  l’energia que s’allibera en el sol té origen nuclear.  

Coneixem  dos procediments per a alliberar energia nuclear. El primer, la fissió,  consisteix en el trencament d’un nucli  - normalment d’Urani-  i  d’aquesta ruptura se n’allibera energia.  És el que passa, de forma controlada, en les centrals nuclears. I de forma explosiva i descontrolada en les bombes atòmiques (com la de Hiroshima)

El segon  procediment d’obtenció d’energia nuclear és la fusió. Al contrari de la fissió, en aquest procediment en fusionen dos nuclis petits per a donar-ne un de més gran. L’energia que s’allibera és enorme, però cal que la temperatura sigui de milions de graus perquè es produeixi.  Actualment, un dels reptes científics és l’obtenció  controlada d’energia per aquest procediment.  De forma explosiva ja s’ha aconseguit: és la devastadora  bomba hidrogen. Al seu costat la bomba atòmica convencional és, comparativament,  un foc d’encenalls.

Aquest alliberament brutal d’energia es produeix en el Sol de forma continuada i autoalimentada (reacció en cadena).

Quan  encenem un foc s’allibera energia que prové d’una reacció química de combustió. L’electricitat que produeix un embassament com el de Susqueda prové d’energia que agafa l’aigua quan se la deixa passar a gran velocitat per la turbina. En un central tèrmica es crema un derivat del petroli i la calor produïda genera vapor que fa voltar una turbina.

Doncs be, arribat a aquest punt,  cal dir que  l’energia nuclear prové de  l’anihilació de massa.  Desapareix matèria i es forma energia.

Aquest fet trenca amb els vells principis de  conservació de la matèria i de  conservació de l’energia.

 El càlcul d’aquesta energia es pot fer amb la centenària fórmula

E = mc²  que fa ver popular Einstein en la seva teoria especial de la relativitat. Suposava una revolució conceptual en el camp de la Física.

L’Univers està constituït bàsicament d’Hidrogen i Heli. El Sol no n’és una excepció.   En la reacció nuclear de fusió del Sol es va consumint Hidrogen i es va formant Heli.  Però la massa d’Heli que es forma es inferior a la  d’Hidrogen que es consumeix . I d’aquest “defecte” de massa en  prové l’enorme quantitat d’energia que és irradiada.

En la figura podem veure  com de la fusió  de dues parelles de nuclis d’hidrogen (H)  es formen dos nuclis de deuteri (H-2). Cada un d’aquest amb un nou Hidrogen (H) genera un nucli d’He-3.  De la fusió d’aquests dos nuclis d’Heli-3 en resulta un nucli d’Heli-4  i  dos hidrògens residuals que formaran part del següent cicle.

Podem veure que també es formen positrons (e⁺), neutrins i radiació gamma.

De forma abreujada es pot escriure  4 H = He + 2e⁺ + 2n + 2 g

Recapitulant: el Sol va perdent massa la qual esdevé energia. La taxa de pèrdua de massa  és de 40.000 tones cada segon!  Però no cal que es preocupem. La massa del Sol és tan gran que aquesta pèrdua de brutal de matèria suposa, en els 10.000 milions d’anys de la seva vida, només una part entre 150.000.

I és que quan parlem d’aquestes xifres el nostre sentit comú i la nostra imaginació són sobrepassats.

            Acceptant les lleis de la Física aquestes reaccions de fusió havien d’anar acompanyades de l’emissió d’unes partícules extraordinàriament escàpoles: el neutrins.  Havien estat predites de forma teòrica  per Pauli  a la dècada del 1930 però fins l’any 1974 no van poder  ésser  detectades. I va ésser precisament el Nobel Raymond Davis en un experiment que es va perllongar durant 30 anys qui ho va fer. Va necessitar  un tanc amb  615 tones de tetracloroetilè . La idea clau de l’experiment havia estat suggerida pel físic italià Bruno Pontecorvo qui sospità que els neutrins podrien interactuar amb els àtoms de clor produint-se Argó. Aquest era recollit per Davis fent bombollejar heli en el tanc. 

            Els neutrins són autèntiques partícules fantasma. Amb una massa petitíssima (inimaginable però quantificable) travessen qualsevol obstacle sense patir pràcticament cap interacció amb la matèria. Travessen la Terra sense cap problema. Ho fan en una quantitat enorme (també inimaginable però quantificable). Essent tants no es estrany que una mínima quantitat arribés a ésser detectada. Davis en va fer palesa l’existència dels neutrins solars.

            Dels  60.000 milions de neutrins d’origen solar que arriben a la terra per cada centímetre quadrat i segon només en va detectar  2000 en 30 anys! Així d’esquerpa és la partícula.

            L’experiment el va realitzar  a 1500 metres de fondària, en una antiga mina d’or de Dakota del Sud. Es tractava de no confondre el detector amb altres partícules (molt menys penetrants) que provenen del cosmos i que podien haver emmascarat l’experiment comportant-se igual que els neutrins els quals són els únics capaços d’arribar a aquelles fondàries.

            Els experiments del japonès Koshiba, el Kamiokande i el Superkamiokande, eren del mateix estil però  detectaven no tan sols els  neutrins solars sinó també els neutrins procedents de Supernoves, estrelles que varen explotar ja fa milions d’anys i de les  ara ens n’arriba la seva llum i els seus neutrins.

            L’astrofísica actual està estretament lligada a la Física teòrica (la de les partícules elementals).

            Actualment es creu que el nostre Sol es troba a la meitat de la seva vida. I que en la seva fase final esdevindrà primer una  estrella molt gran (una gegant vermella) que arribarà més enllà de l’òrbita de la Terra .  I que després d’un gran col·lapse acabarà essent una  nana blanca l’ultima fase del nostre Sol.

            Moltes estrelles de l’Univers ja arribat a aquest estadi.

            Els treballs de Davis i Koshiba s’han perllongat durant  molt anys. Ara, quan tenen 93 i 82 anys  respectivament,  ha rebut el màxim reconeixement de la comunitat científica internacional.

           

Algunes dades del sol

Massa:  2x10³⁰ Kg o sigui un 2 i trenta zeros. O el que és el mateix unes 340.000 vegades la massa de la Terra.

Temperatura del nucli: 15.000.000 ºC

Temperatura de l’escorça:  6000 ºC

Potència energètica:  3,8 x 10²⁶ wats (equivalent a 0,4 trilions de Centrals Nuclears convencionals)

Edat actual del Sol: Cinc mil milions d’anys ( es troba la meitat de la seva vida)

Distància mitjana  a la Terra: 150 milions de quilòmetres (la llum tarda vuit minuts en fer aquest recorregut)

            Pèrdua de massa del Sol:  40.000 tones cada segon (d'aquí prové la seva energia)

WOODY ALLEN ESTÀ AL DIA DE FÍSICA.

Aquest article publicat al PAIS no el pot escriure ningú que no s'hagi preocupat de posar-se una mica al dia.

WOODY ALLEN, CUENTISTA 
Tirar demasiado de la cuerda

WOODY ALLEN

EL PAÍS - 26-08-2007

Es para mí un gran alivio saber que por fin el universo tiene explicación; empezaba a pensar que era yo. Pero resulta que la física, como un familiar irritante, tiene todas las respuestas. El big bang, los agujeros negros y el caldo primordial aparecen todos los martes en la sección de ciencias del Times, y gracias a eso mi comprensión de la teoría de la relatividad general y de la mecánica cuántica está ahora a la altura de la de Einstein, o sea, de Einstein Moomjy, el vendedor de alfombras. ¿Cómo he podido vivir hasta ahora ignorando que en el universo hay cosas pequeñas del tamaño de la "longitud de Planck", que miden una millonésima de una milmillonésima de una milmillonésima de una milmillonésima de centímetro? Si a ustedes se les cae una en un teatro a oscuras, imaginen lo difícil que sería encontrarla. ¿Y cómo actúa la gravedad? Y si de pronto dejara de actuar, ¿seguirían ciertos restaurantes exigiendo chaqueta? Lo que sí sé de física es que, para un hombre situado en una orilla, el tiempo pasa más deprisa que para un hombre que se halla en un barco, sobre todo si el hombre del barco va acompañado de su esposa. El último milagro de la física es la teoría de cuerdas, que ha sido anunciada como una TDT una "Teoría de Todo". Ésta puede explicar incluso el incidente de la semana pasada que aquí describo.

El viernes desperté y, como el universo está en expansión, tardé más de lo habitual en encontrar mi bata. Por este motivo salí con retraso para ir al trabajo y, como el concepto de arriba y abajo es relativo, el ascensor en el que entré subió a la azotea, donde fue muy difícil parar un taxi. No olvidemos que un hombre que viajara en un cohete casi a la velocidad de la luz sin duda habría podido llegar a tiempo al trabajo, o quizás incluso un poco antes, y sin duda mejor vestido. Cuando por fin llegué a la oficina y fui hacia mi jefe, el señor Muchnik, para explicar la demora, mi masa aumentó conforme aceleraba para acercarme a él, lo que él interpretó como señal de insubordinación. Tras cruzar unas palabras enconadas, me aseguró que me descontaría ese tiempo del sueldo, que, en comparación con la velocidad de la luz, es de todos modos muy pequeño. La verdad es que si tomamos como referencia la cantidad de átomos de la galaxia Andrómeda, en realidad gano poquísimo. Intenté decírselo al señor Muchnik, quien me contestó que yo pasaba por alto que el tiempo y el espacio eran la misma cosa. Y juró que si esa situación cambiaba, me concedería un aumento. Señalé que si tenemos en cuenta que el tiempo y el espacio son una misma cosa, y que se tarda tres horas en hacer algo que resulta tener menos de 15 centímetros de longitud, ese algo no puede venderse por más de cinco dólares. Lo bueno de que el espacio sea lo mismo que el tiempo es que, si viajas a los confines del universo y el trayecto dura tres mil años terrestres, cuando vuelvas tus amigos habrán muerto, pero no necesitarás Botox.

De vuelta en mi despacho, con la luz del sol entrando a raudales por la ventana, pensé que si de pronto estallaba nuestro gran astro dorado, este planeta saldría volando de la órbita y surcaría el infinito por los siglos de los siglos: otra buena razón para llevar siempre el móvil encima. Por otro lado, si algún día yo pudiera circular a una velocidad superior a 300 mil kilómetros por segundo y volver a capturar la luz nacida hace siglos, ¿podría retroceder en el tiempo al antiguo Egipto o la Roma imperial? Pero ¿qué iba a hacer allí? Prácticamente no conocía a nadie. En ésas estaba cuando entró nuestra nueva secretaria, la señorita Lola Kelly. Pues bien, en la discusión sobre si todo está hecho de partículas o de ondas, para mí que la señorita Kelly está hecha de ondas. Salta a la vista que ondula cada vez que se acerca al surtidor de agua. Y no es que no tenga buenas partículas, pero son las ondas lo que le permite obtener esas fruslerías de Tiffany's. Mi esposa también es más de ondas que de partículas, sólo que sus ondas han empezado a colgar un poco. O quizás el problema es que mi esposa tiene demasiados cuarks. La verdad es que, últimamente, al verla, uno diría que se ha acercado demasiado al horizonte de sucesos de un agujero negro y parte de ella -desde luego no toda ella ni mucho menos- ha sido absorbida. Eso le ha dado una forma un tanto extraña, que espero sea corregible mediante una fusión en frío. Yo siempre he aconsejado a todo el mundo que se mantenga a distancia de los agujeros negros porque, una vez dentro, cuesta muchísimo salir y conservar a la vez el oído musical. Si, por casualidad, uno cae en un agujero negro, lo traspasa y sale por el otro lado, probablemente volverá a vivir su vida entera una y otra vez, pero quedará demasiado comprimido para salir y conocer a chicas.

Así pues, me acerqué al campo gravitacional de la señorita Kelly y sentí vibrar mis cuerdas. Sólo sabía que deseaba envolver sus gluones con mis bosones de gauge débil, introducirme por un agujero de gusano y pasar por un túnel cuántico. Fue entonces cuando me paralicé por el principio de incertidumbre de Heisenberg. ¿Cómo podía actuar si era incapaz de determinar su posición y velocidad exactas? ¿Y si de pronto yo provocaba una singularidad, es decir, una ruptura devastadora en el espacio y en el tiempo? Son tan ruidosas. Todo el mundo se volvería a mirar y yo me sentiría abochornado delante de la señorita Kelly. Pero es que la energía oscura de esa mujer atrae tanto. La energía oscura siempre me ha puesto como una moto, sobre todo en una mujer con el mentón prominente. Concebí la fantasía de que, si lograba meterla en un acelerador de partículas durante cinco minutos con una botella de Cháteau Lafite, me encontraría junto a ella con nuestros cuantos aproximándose a la velocidad de la luz y su núcleo entrando en colisión con el mío. Naturalmente, en ese preciso momento noté que me entraba un trozo de antimateria en el ojo y tuve que buscar un bastoncillo para quitármelo. Casi había perdido toda esperanza cuando ella se volvió hacia mí y habló.

-Lo siento -dijo-. Me disponía a pedir café, pero ahora mismo no recuerdo la ecuación de Schrödinger. Qué tontería, ¿no? Se me ha ido de la cabeza, así sin más.

-Cosas de la evolución de las ondas de probabilidad -sentencié-. Y si vas a la cafetería, ¿podrías traerme una magdalena con muones y té?

-Cómo no -respondió con una sonrisa coqueta mientras ella adoptaba una forma de Calabi-Yau-.

Sentí que mi constante de acoplamiento invadía su campo débil mientras unía mis labios a sus húmedos neutrinos. Al parecer, alcancé una especie de fisión, porque de pronto me encontré levantándome del suelo con un morado en el ojo del tamaño de una supernova.

Supongo que la física puede explicarlo todo salvo el bello sexo, aunque le dije a mi mujer que el cardenal se debía a que el universo no se hallaba en expansión, sino que se contraía, y yo no estaba atento.

GALILEU (I)

GALILEU I ELS GEDANKENEXPERIMENT D’EINSTEIN.


En la seva teoria especial de la relativitat, Einstein sol descriure experiments mentals que per la seva evidència no cal portar a terme. Moltes vegades perquè resulta impossible d’executar. Així, ens convida que imaginem un tren de 600000 Km de llarg anant a una velocitat de 200000 km/h. En diu experiments ideals o gedankenexperiment.

Galileu, però, ja utilitzava aquest tipus de raonament per tal d’explicar algunes lleis fonamentals de la Física.

Una de les maneres que Galileu té fer Física consisteix escriure diàlegs entre tres personatges: Simplici, un seguidor de les teories aristotèliques, Salviati, que representa el pensament de Galileu i Salgredo, un home del renaixement obert a les noves i a velles teories (una mena de moderador). Això ho fa en els seus llibres Diàlegs sobre els dos màxims sistemes del món ptolemaic i copernicà (1632) i Discursos i demostracions entorn a dues noves ciències relacionades amb la mecànica (1638).


Vegem algun d’aquests diàlegs amb el seu gedankenexperiment. Parla de la caiguda dels cossos i del moviment com a efecte derivat d’una causa.


Per Aristòtil, l’efecte havia de ser proporcional a la causa, i la causa del moviment de caiguda d’un cos era el seu pes. Per tant, deia Aristòtil, un cos més pesant cau més ràpidament que un de lleuger. Cada cos hauria de tenir una velocitat “natural” de caiguda d’acord amb el seu pes.


Avui sabem que això no és així i que només ho pot semblar en alguns casos perquè el fregament amb l’aire ho emmascara. De no ser pel fregament, tots els cossos caurien amb la mateixa acceleració.


Galileu, amb un raonament ben senzill, desmenteix -per boca de Salviati la idea d’Aristòtil, vigent fins al moment i ens acosta a la concepció actual del moviment de caiguda: la concepció newtoniana.


TEXT DE GALILEU


SALVIATI: Aristòtil diu: “Mentre una bola de ferro de cent lliures arriba a terra quan cau d’una altura de cent braces, una altra bola d’una lliura amb prou feines n’ha recorregut una”. Jo dic que totes dues arribaran a terra alhora; feu vos mateix l’experiència i constatareu que tant si cauen d’una altura de cinquanta com de cent braces, les dues toquen el terra a la vegada...


Però fins i tot sense realitzar cap experiència podem provar clarament, per una demostració senzilla i concloent, que no és veritat que un mòbil més pesant es mogui més de pressa que un altre de menys pesant, suposant que ambdós siguin del mateix material, com és el cas a què es refereix Aristòtil...


Si tinguéssim dos mòbils amb velocitats naturals diferents i els ajuntéssim, és evident que, en certa manera, el més ràpid seria frenat pel més lent y aquest seria accelerat pel més ràpid. ¿No sou d’aquesta opinió?


SIMPLICI: Em sembla que, efectivament, les coses serien així.




SALVIATI: Però si això és veritat, i si també és veritat que una pedra grossa es mou amb una velocitat, posem-hi, de vuit unitats i que una pedra petita té una velocitat de quatre unitats, llavors la unió de les dues pedres haurà de moure’s a una velocitat inferior a vuit unitats; però les dues pedres juntes formen una pedra més gran que la primera, que es movia a una velocitat de vuit unitats. Per tant,aquesta pedra composta, tot i que serà més grossa que la primera pedra, es mourà més a poc a poc que aquesta, que era més petita, cosa que contradiu la vostra hipòtesi. Fixeu-vos doncs, que així, suposant que el mòbil més pesant es mou més de pressa que el menys pesant, podem arribar a la conclusió que és el més pesant qui es mou més a poc a poc.


SIMPLICI: Estic ben confús!


Galileu va morir l’any 1643. La Física, però, no va quedar orfe. Aquell any va néixer Isaac Newton.