William D. Phillips (Pennsilvània, 1948) és un xòuman de la física. Fa conferències per tot el món en què, amb l’ajut de globus, nitrogen líquid, clavells, imants i altres objectes quotidians, explica de manera divertida i pedagògica la física de baixes temperatures, un tema del qual és expert. Justament, les tècniques que va desenvolupar per refredar àtoms amb làser el van fer mereixedor del premi Nobel de física el 1997.
Phillips és professor de la Universitat de Maryland i membre de l’Institut Nacional d’Estàndards i Tecnologia (NIST, seguint les sigles angleses) dels Estats Units. Ha visitat Barcelona amb motiu del Congrés Internacional de Física Atòmica, organitzat per l’Institut de Ciències Fotòniques, la Universitat de Barcelona, la Universitat Autònoma de Barcelona i la Universitat Politècnica de Catalunya. En una tarda canicular, ens atén per parlar sobre dos dels temes centrals que s’han tractat en el congrés -les temperatures més baixes de l’Univers i el nou sistema d’unitats que entrarà en vigor el maig del 2019- i de la seva religiositat fervent.
Vostè és expert en baixes temperatures. Què és exactament el fred?
El fred no és més que l’absència de calor. I la calor és moviment. Qualsevol cosa, com les molècules de gas que omplen aquesta habitació, es mou. La temperatura és una mesura de l’energia d’aquest moviment.
Per què és tan interessant, el fred?
La motivació original per refredar àtoms era fer millors rellotges atòmics, que són rellotges en què el tic-tac el marca un procés que té lloc en un àtom. Però si l’àtom forma part d’un objecte calent i, per tant, s’està movent, és molt difícil mesurar aquest procés i tenir la referència temporal per construir el rellotge. Amb àtoms freds, que es mouen més a poc a poc, és més fàcil de fer.
Per a què serveixen aquests rellotges?
Avui dia tots els països industrialitzats utilitzen rellotges refredats amb làser per fixar els seus estàndards de temps. L’estàndard de temps internacional, que recull informació de països de tot el món i coordina internet, també està regulat per aquests rellotges.
Quines altres utilitats tenen aquests àtoms freds?
Una aplicació interessant és l’estudi dels sòlids, que són molt complexos i difícils de controlar i de mesurar a nivell microscòpic. Tenim idees de com funcionen, però els càlculs són molt difícils de fer. Com que els àtoms freds són més fàcils de controlar i de mesurar, es poden fer servir, per exemple, per simular el comportament dels electrons en un sòlid. Entendre com es comporten els electrons dels sòlids ha permès, entre altres coses, desenvolupar la tecnologia per fer ordinadors portàtils. Però com que encara no sabem del tot com es comporten, estem utilitzant àtoms freds per entendre’ls cada dia millor.
Vostè també ha treballat en la definició del nou sistema d’unitats de mesura. Per què hi havia la necessitat d’actualitzar el sistema?
Una de les motivacions principals és el quilogram, que va començar com a idea a l’època de la Revolució Francesa. L’objectiu era tenir un referent lògic i universal. Com que llavors tot s’havia de poder dividir per deu, el quilogram es va definir com la massa d’un litre d’aigua, que és un cub que fa la desena part d’un metre de costat.
Quin problema té aquesta definició?
La densitat de l’aigua canvia amb la temperatura i és difícil mesurar el volum d’aigua amb precisió. Per tant, es va decidir fer un cilindre metàl·lic amb la massa més propera possible a la massa d’un litre d’aigua. El cilindre, que està fabricat a partir d’un aliatge de platí i iridi, és la referència que defineix el quilogram des del 1875.
Amb això es va resoldre el problema?
De cap manera, perquè si en aquest objecte s’hi acumula una mica de brutícia, la resta de coses de l’Univers passen a tenir menys massa. I això no té cap mena de sentit! La massa hauria de dependre d’alguna referència que no canviés. Aquest artefacte sabem que canvia: un cop se’n van fer còpies i s’ha vist que la diferència entre les masses d’aquestes còpies també va canviant. Hi ha discrepàncies de fins a 40 micrograms, i això és inacceptable. Hem de saber què és el quilogram amb una precisió d’una part en 100 milions, que és un estàndard mínim per a les mesures de precisió.
Com ho han aconseguit?
En el nou sistema d’unitats el quilogram es defineix a partir del metre, del segon i d’una constant fonamental, la constant de Planck, que és un valor fix i universal de la natura.
Això requereix que el metre i el segon també estiguin ben definits.
Sí, i de fet abans teníem un problema semblant amb la definició de metre, que era la distància entre dues marques en una barra de platí i iridi. Si la barra es dilatava perquè, per exemple, augmentava la temperatura, el metre canviava. Avui el metre es defineix a partir de la velocitat de la llum, que és un valor universal i constant de la natura. Així, un metre és la distància que la llum recorre en el buit en 1/299.792.458 segons.
Aquesta definició també requereix que el segon estigui ben definit.
Sí, i això ho tenim: des del 1967 el segon es defineix a partir de la freqüència amb què vibra la llum que emet l’àtom de cesi. De tota manera, gràcies al refredament d’àtoms amb làser, avui es pot definir el segon d’una manera encara més precisa. El més probable és que la definició de segon canviï en els pròxims deu o vint anys.
Per què no aprofiten aquest nou sistema per canviar-la l’any que ve?
Perquè els experiments amb àtoms refredats per làser estan millorant cada dia i encara no sabem quin serà el millor candidat a la nova definició. Ho sabrem d’aquí uns anys.
Vostè és creient i membre actiu d’una església. Hi ha gent que pensa que això és estrany en un científic.
Jo no penso que sigui gens estrany. Molts dels científics que conec creuen en Déu. No crec que existeixi això que alguns anomenen “conflicte entre ciència i religió”. Hi ha vegades que la gent es dedica a fabricar conflictes.
Però hi ha passatges de la Bíblia que contradiuen la ciència actual.
La ciència ens diu que l’Univers va començar fa 13.700 milions d’anys i que ha estat evolucionant tot aquest temps per donar lloc a tot el que veiem. ¿No és fascinant, això? I jo m’ho crec, perquè hi ha proves molt sòlides que és veritat. En canvi, segons la Bíblia la Terra té una edat d’uns quants milers d’anys, que és molt poc. Això, que sembla un conflicte, en realitat és molt fàcil de resoldre.
Com es fa?
La Bíblia no és un llibre sobre els orígens científics de l’Univers sinó sobre la nostra relació amb Déu i la relació que vol que tinguem entre nosaltres. A parer meu, la Bíblia no es preocupa de detalls com ara quan es va crear la Terra sinó de per què es va crear i de què espera Déu de la seva creació. Aquest és el missatge de la Bíblia, i jo no hi veig cap conflicte amb el missatge que transmet la ciència.
Però hi ha gent que interpreta la Bíblia literalment.
Penso que aquesta interpretació literal no és consistent amb la manera com la gent ha entès la Bíblia al llarg de la història. La Bíblia és plena de poesia i de metàfores, i sabem que la poesia és una manera poderosa de transmetre idees a través del so i del sentiment. El primer capítol del Gènesi és pura poesia! I el salm 23, per exemple, diu que Déu és el nostre pastor. ¿Això vol dir que Déu va amunt i avall amb un bastó i ens fa entrar en un corral? Ningú fa aquesta lectura literal. El que vol dir aquesta frase és que Déu té cura de nosaltres com un pastor de l’antiguitat en tenia de les seves ovelles.
També hi ha gent que s’empara en la Bíblia per negar l’evolució.
Jo soc membre de l’Acadèmia Pontifícia de les Ciències, i tant el Papa actual com els anteriors s’han pronunciat ben clarament sobre això: l’Església catòlica no té res en contra de la teoria de l’evolució. Molta gent pot pensar que és una postura contradictòria amb la Bíblia, però això ho diu un grup de gent autoritzada que ha pensat en la religió durant molt de temps. Sant Agustí, que tampoc era cap incompetent, deia que si la teva interpretació de les escriptures estava en desacord amb el que veies, l’havies de revisar.
Té, doncs, una idea precisa de Déu?
Jo crec que Déu és el creador de tot el que veiem. Això és fàcil de creure perquè hi ha una lògica i un ordre tan increïbles en la manera com funciona l’Univers que costa de creure que vagi sortir del no res. Ara bé, no n’hi ha cap prova, evidentment. Es tracta d’una qüestió de fe. I jo en tinc.
Per tant, ¿la seva idea de Déu és una expressió de l’ordre, l’harmonia i la bellesa de l’Univers?
De fet, és més que això. Penso que Déu es preocupa de mi, de tu i de tots nosaltres d’una manera personal. Això és molt més que dir que és un creador. Einstein també creia en un Déu d’aquest tipus. El cas d’Einstein és molt curiós perquè sempre deia explícitament que no creia en un Déu personal, però quan en parlava ho feia d’una manera molt personal, com si fos alguna mena d’amic.
Com es manifesta aquesta presència?
Diria que és més clara en les relacions d’amor entre la gent. Què va passar fa unes setmanes en aquella cova de Tailàndia? La gent hi va arribar d’arreu del món per salvar aquells nens que s’hi havien quedat atrapats. Un home fins i tot va donar la vida per salvar-los. ¿Persones que arrisquen la vida per gent que ni tan sols coneixen? Des d’un punt de vista lògic, la gent només hauria d’actuar segons el seu propi interès. Quan veig notícies com aquesta, em costa de creure que no hi ha res al darrere.
Segons la biologia, aquest comportament ha aparegut per evolució perquè cohesiona les societats.
No estic dient que el meu argument sigui una prova, però també es pot argumentar que la tendència evolutiva a partir de la qual la gent actua pel bé de la societat ens podria portar al tribalisme, amb la gent molt preocupada pel seu propi grup i en contra dels altres. Hem vist períodes de la història en què aquest tipus de comportament ha sigut dominant, però en general anem a millor. Martin Luther King va dir que la barra de la història es corba lentament però ho fa cap a la justícia. Encara que hi hagi èpoques fosques en la història, ara estem millor que fa mil anys.
