Cristian Presură, autorul unei cărți savuroase al cărei titlu – „Fizica Povestită” – se află deja pe buzele și pe blogurile multora, atunci când „își dă jos halatul de cercetător” (al unor institute și companii tehnologice de renume mondial), „îmbracă haina povestitorului” și se alătură profesorilor și jurnaliștilor de știință, în ducerea la îndeplinire a misiunii de popularizare a științelor, ajutând publicul neavizat să înțeleagă noțiuni și fenomene altfel destul de ermetice – de la modelul standard și unificarea interacțiilor din natură, până la materia și energia întunecate. Iar modul în care o face este atât de spectaculos, încât ne-am dorit și am reușit să îl convingem să „lase câteva urme” memorabile și aici. Iată-le în cele ce urmează!
S&T. De ce trebuie povestită fizica?
Cristian Presură. Există un studiu făcut printre elevii de școală, în cadrul căruia s-a analizat cum trebuie să li se predea materia pentru ca ei să o înțeleagă cât mai repede. Iar pentru 50% dintre elevi, succesul este garantat dacă profesorul abordează noțiuni care le sunt familiare lor. Nu trebuie vorbit despre lucruri noi, folosind strict elemente pe care copiii să și le imagineze. Cu cât elevii își imaginează mai mult atunci când învață, cu atât mai mult își pierd atenția. A povesti fizica înseamnă a o aduce în zona noțiunilor care sunt apropiate și cunoscute elevilor sau oamenilor în general. A-i ajuta să o înțeleagă pe bază de asocieri. Noțiunile abstracte trebuie aduse cumva în apropierea celor cărora le vorbești.
Spre exemplu, o reacție de care am avut parte pe Atlantykron a fost aceea că pe copii i-a impresionat modul în care le-am explicat spațiile multidimensionale. Cum puteam să le explic teoria lui Kaluza-Klein, unde o dimensiune adițională este compactată? Am luat mai multe pet-uri goale, le-am așezat unul lângă altul într-un șir și le-am explicat vizual cum stau lucrurile. Văzând o reprezentare concretă, cei care mă ascultau au exclamat singuri: „A, asta vrei să zici că înseamnă o dimensiune compactată, că se întoarce în ea însăși și se strânge”. Și am improvizat la fel și mai departe. De exemplu, pentru unda de probabilitate a fotonului am folosit o sfoară și cei care mă urmăreau au înțeles mult mai repede fenomenul decât se întâmplă în general atunci când folosesc grafice. Noțiunile abstracte trebuie aduse în universul în care oamenii trăiesc.
S&T. Care sunt limitele unui articol de popularizare a fizicii? Se poate explica orice?
C.P. Eu am încercat-o în cartea mea, pentru că limitele astea sunt fluide. Spre exemplu, atunci când explici despre bosonul Higgs, pentru că tot este la modă, trebuie să discuți despre câmpuri – pentru că de fapt mecanismul este al câmpului Higgs. Dar sunt și alte concepte, precum principiul de invarianță la transformările locale de etalonare, unul dintre cele mai complicate din toată fizica, care sunt inutil de abordat pentru publicul larg și este mai bine să nu ne băgăm în ele atunci când este vorba de popularizarea științei.
S&T. Cum te-ai apropiat de Fizică și care a fost factorul declanșator?
C.P. M-am apropiat de Fizică prin cărțile de popularizare, domnul Mironov a fost modelul meu când eram licean. Citeam toate cărțile de popularizare a fizicii, precum și revista Știință&Tehnică. Din păcate, în liceu am avut un profesor de fizică cu care am intrat în conflict. Îmi aduc aminte că mi-a dat să fac o demonstrație, eu am făcut-o și am scos rezultatul corect, dar mi-a reproșat că nu am ajuns la el după metoda din manual. Eu calculasem altfel, dar rezolvasem corect, iar el nu a putut accepta și mi-a dat nota 1. M-a lăsat de două ori corigent la Fizică, nu m-a iertat. Iar apoi am făcut Facultatea de Electrotehnică și acolo am avut un domn profesor la de Teoria Câmpului – Alexandru Nicolae -, care mi-a pus în mână cartea lui Richard Feynman – „Fizica Modernă”.
Când am descoperit frumusețea matematicii – eu am fost și olimpic la matematică – și frumusețea ecuațiilor, cum într-adevăr tot Universul este construit din ecuații, am zis că vreau să fac Fizică! M-am căsătorit, în același an am început Facultatea de Fizică și am lucrat ca inginer pe platforma Măgurele la domnul Voicu Lupei, acum academician. Nopțile reparam instalații electrice sau creșteam cristale și ziua mă ducea la curs. A fost cea mai frumoasă perioadă a vieții mele. După facultate, am făcut un doctorat de fizică într-un laborator de renume mondial – unul dintre coordonatorii mei a primit premiul Nobel -, am publicat în revista Science și am mai făcut și vreo alte zece lucrări și articole. Cu toate astea adunate, m-am întors la Vâlcea să îi arăt fostului profesor pe cine a lăsat el corigent. L-am găsit bătrân și trist pe o bancă în parc, cu o sticlă de ulei în mână, despre care nu înțelegea de ce fusese atât de scumpă. Era o sticlă de ulei de măsline de 30 de lei, iar el intenționase să își ia una de ulei normal, iar vânzătoarea l-a înțeles greșit. Mi s-a înmuiat sufletul instantaneu și am zis că îl ajut eu, am luat sticla, m-am dus la magazin și i-am explicat doamnei că a făcut o greșeală. A înțeles, mi-a dat banii înapoi și m-am întors la profesor. Omul a fost recunoscător, iar eu m-am simțit atât de bine că am uitat de „răzbunare” și am vorbit cu totul altceva cu dânsul. Ne-am mai revăzut și după și am mai povestit.
S&T. Cum privește Fizica lumina acum? Cum se interpretează fotonul, la granița dintre undă și particulă?
C.P. Mie mi se pare că există o revoluție acum. Eu am aplicat la doctorat la un club de optică cuantică, pentru că acolo se făceau pentru prima oară experimente de teleportare cuantică. Chiar am în cartea mea o secțiune pe această temă. Există la ora actuală e revoluție în fizică și ea se bazează pe această optică cuantică. Înseamnă că detectorii au devenit atât de performanți, încât pot detecta, cu ajutorul camerelor CCD (Charge-Coupled Devices), foton cu foton în timp. Deci dacă sunt doi fotoni la nanosecunde unul după altul, ei pot fi detectați prin circuitele de sincronizare. Și atunci, optica în fizica modernă se face la nivelul particulei, la nivel de foton.
Astfel, toate principiile pe care mecanica cuantică se bazează – principiile de incertitudine, de difracție – care au fost la început construite pentru electroni, se aplică fotonilor. Deci există o revoluție, însă baza fundamentală a mecanicii cuantice nu a fost afectată, ci confirmată. Și atunci, când facem experimente foton cu foton, folosim principiile mecanicii cuantice. Adică, ne gândim întotdeauna la banda electromagnetică ca la o undă de probabilitate, nu ne mai gândim la câmpul Maxwell. Este o undă de probabilitate, care se sparge în două și atunci putem să găsim fotonul în diverse locuri, în funcție de detectori. Și astfel, în fizica modernă vorbim aproape întotdeauna despre fotoni. Dar gândim întotdeauna dualitatea undă – particulă. Unda e undă de probabilitate pentru foton și fotonul, în afară de faptul că se deplasează cu viteza luminii și are masă de repaus, nu are nicio altă proprietate mult diferită față de celelalte particule. E un fel de unificare a conceptului de undă și de particulă.
S&T. Oamenii de știință americani care studiază în prezent Soarele zic așa: „Noi știam despre coroana solară că poate să ajungă la două-trei milioane de grade Celsius. În centrul Soarelui avem 14-15 milioane de grade Celsius. Am descoperit zone cu 200 de milioane de grade Celsius în coroană. Are loc un fenomen ce nu poate fi înțeles. Nu îl înțelegem nici noi. Dacă ridici un paravan care să te apere de radiația solară și stai la 200 de milioane de grade Celsius, îngheți de frig”. Cum se poate explica asta?
C.P. Eu nu pot decât să fac comparația cu viața. Dacă eu, ca fizician, iau numai ecuațiile din fizică și cineva mă întreabă ce poate să iasă din ecuațiile astea, eu niciodată nu o să pot să prevăd viața. Mi se pare că nu are cum să reiasă viața din ecuațiile pe care le scriu eu pe hârtie. Ce vreau să zic este că, în ciuda calculelor noastre, pot să apară lucruri extraordinare în diverse părți din Univers. Într-o parte poate să apară viața, în alta poate să apară un bulb de 200 de milioane de grade Celsius, iar cine știe, în stelele neutronice, unde spun unii că există supraconductivitate de culoare, cine știe ce alte minunății. Astea sunt lucruri care se descoperă experimental, de care te miri și pentru care apoi încerci să găsești o explicație. Probabil explicația va apărea până la urmă, ascunsă pe undeva în nonlinearitate, în efecte nonlineare, în haos, așa cum este și cu viața de fapt. Dar, într-adevăr, la început rămâi perplex.
S&T. De ce sunt importante cercetările fundamentale din Fizică? De exemplu, cele de la CERN?
C.P. Voi da răspunsul pe care l-am primit și eu de la profesorul meu de doctorat. Eu am lucrat în teoria practică a supraconductorilor de temperatură critică. Studiam posibilitatea obținerii superconductivității la temperatură normală. Nimeni nu a reușit asta până astăzi. S-a luat un Nobel în 1987 pentru realizarea acestui fenomen la temperatură ridicată cu materiale ceramice– aproximativ 180 grade Kelvin, dar cam atât. Într-o zi, vorbeam de aspectul acesta al cercetării fundamentale cu profesorul meu de la doctorat și mi-a explicat că „s-a ridicat la un moment dat, în Senatul American, problema construirii unui Large Hadron Collider în SUA înaintea celui din Europa, sau banii respectivi să fie investiți în cercetarea practică. Cel mai bun din domeniul nostru, Philip Warren Anderson – un fizician din domeniul superconductorilor premiat cu Nobel în 1977, o somitate – s-a dus și a pledat în senat pentru ca banii respectivi să fie băgați în cercetarea practică. Din păcate, a câștigat, dar asta a fost o foarte mare prostie. Întotdeauna trebuie să investești în cercetarea fundamentală, iar cel mai important lucru la acest aspect este că entuziasmezi generațiile care vin. Dacă nu le entuziasmezi, ele nu se vor apuca nici măcar de cercetarea practică, o să le pierzi cu totul. Ai nevoie întotdeauna de niște cai de bătaie mari de tot care să tragă omenirea după ei.” Sincer să fiu, acesta este și răspunsul meu. Avem nevoie de cercetare fundamentală pentru a înțelege lucrurile, dar și pentru a entuziasma oamenii, pentru că există în noi dorința asta de a descoperi ce este lumea. Și asta este o forță motoare foarte foarte mare.
S&T. Cum vezi viitorul fizicii și care ar fi cele mai importante trei întrebări la care fizicienii încă mai caută răspuns?
C.P. Le voi împărți în întrebări pe termen scurt și întrebări pe termen lung. Pe primele le știe toată lumea. Prima – „din ce e făcută materia întunecată?”. La LHC se încearcă aflarea răspunsului, dar cred că acolo șansa e foarte mică și tot prin măsurători astronomice trebuie să găsim ceva. A doua – „de unde vine energia întunecată?”. A treia – „cum explicăm masa neutrinilor?”. Neutrinii au masă și nu putem să o explicăm prin Modelul Standard, prin mecanismul Higgs. Este clar vorba despre o interacțiune nouă, care la un moment dat trebuie să fie identificată. S-a descoperit că neutrinii au masă de repaus nenulă. De unde se aștepta ca neutrinii să meargă cu viteza luminii, nu e chiar așa, eu ai masă de repaus. Iar mecanismul Higgs, pe care îl folosim ca să dăm masă electronului sau quarcului, nu merge pentru neutrini, pentru că aceștia au o singură chiralitate (n.r. spin, mișcare de rotație), chiralitate de stânga. Ca o explicație simplistă, electronii interacționează cu câmpul Higgs și la fiecare interacțiune își schimbă această chiralitate sau elicitate. În sens clasic, particula se rotește, electronul de ex., spre dreapta, iar atunci când se lovește de câmpul Higgs, începe să se rotească înspre stânga. Dar toți neutrinii observați vreodată sunt de aceeași chiralitate, ei se rotesc întotdeauna spre stânga. Dacă ar interacționa cu câmpul Higgs, ar trebui să își schimbe direcția spin-ului, dar n-au fost niciodată observați în experimente neutrini cu chiralitate de dreapta. Trebuie să explicăm masa nenulă a neutrinilor, dar printr-un alt mecanism, probabil peste 30 de ani de acum.
Iar întrebări pentru mai departe sunt mai dificile și sunt de două tipuri, de fizică și de filozofie. La un moment dat, fizica se va intersecta cu filosofia. Mecanica cuantică este un exemplu clasic. După mine, cea mai mare problemă este unificarea teoriei relativității generale a lui Einstein cu mecanica cuantică. Se fac eforturi uriașe în laboratoare, iar concluziile la care s-a ajuns sunt dintre cele mai extreme. Iar eu cred că este o problemă de creier și nu de experiment. Este nevoie de un nou Einstein care să vină și să scrie formulele necesare. Și principiul colapsului din mecanica cuantică este o problemă – fizicienii nu sunt deloc încântați de faptul că unda de probabilitate are un colaps cuantic după o măsurătoare.
S&T. Ce părere ai despre teoria năzbâtioasă, dar destul de populară în rândul publicului larg, a universului holografic?
C.P. [râde] Aș zice că e un fel de modă. Dar e o idee așa frumoasă din spate, că îmi place și mie. Însă, deocamdată nu este luată foarte în serios de specialiști, pentru că nu a adus ceva predicții extraordinare. A fost un olandez care a încercat să explice, folosind principiul atracției gravitaționale, că atunci când două corpuri se atrag, există un schimb de informație, apare entropie… Am citit de multe ori articolul său, dar nu am putut să fiu de acord, mi se pare că pur și simplu este o jonglare cu constantele universale. Pe de altă parte, la ora actuală teoria informației primește un puls foarte mare din direcția conștiinței, care este neapărat un proces al informației. Și atunci toate lucrurile astea se întrepătrund, iar lumea începe să vorbească despre conceptul „it from bit”.
S&T. Cât de aproape suntem de un roboțel cu senzori nu chiar identici simțurilor umane, dar vecini cu acestea măcar?
C.P. Le spun mereu celor care fac computere:„Nu mai programați computerul să gândească așa cum gândește omul!” La fel și cu roboții – nu mai încercați să faceți roboți care seamănă cu oamenii! Prea ne reproducem. Și așa ne-am reprodus deja cu miliardele pe Pământ. De ce să nu îi lăsăm să evolueze într-o cu totul altă direcție? Suntem câteodată prea obsedați de ideea asta de uman. Dar pentru a răspunde la întrebare, senzorii vizuali – camerele video – au viteză de procesare paralelă extraordinară. Deci aici cred că nu suntem foarte departe, deși încă este o distanță de câțiva ani. Informația tactilă – am făcut la Philips un robot care încerca să ia o cană. Nu reușea. Cheia ca să o poată face a fost informația tactilă – adică un feedback care să creeze un proces de învățare. Imediat ce aceasta a fost integrată în senzori, robotul a putut apuca obiecte. Deci deja avem acest senzor. Cu mirosul nu cred că este o problemă. Senzorii destul de performanți există și ei. Auzul? Deja microfoanele aud mult mai bine decât oamenii. Problema este că toate astea trebuie integrate, trebuie creată capacitatea de a învăța a robotului. E nevoie de un creier. Există deja algoritmi de inteligență artificială și rețele neurale complexe, dar va mai dura.
S&T. Unde crezi că o să fim cu gadgeturile peste 10 ani?
C.P. Ne este foarte greu să vedem viitorul. Interacționez mereu cu oameni inteligenți, vizionari, premiați pentru inteligența și reușitele lor, dar nimeni nu poate anticipa această evoluție. Vă spun în calitate de cercetător la o companie de prestigiu că efectiv nu putem ști în ce direcție se merge. Lumea se mișcă foarte repede. În cinci ani apar gadgeturi la care nu te-ai gândit. Sunt imprevizibile. Noi, de exemplu, o să facem un proiect prin care, într-adevăr, oricine poate să își ia orice fel de gadget cu ceva valoare medicală, poate trimite automat datele pe un server, iar acolo ele vor fi interpretate din punct de vedere medical. Până și mișcarea are o informație medicală în ea. Totul, ca să facem ceva util pentru om, să îl atenționăm cu privire la riscurile la care e predispus. Deci putem face cât de cât previziuni pe marginea a ceea ce inventăm noi, dar la nivel global asta e foarte dificil.
S&T. Când pune comunitatea științifică piciorul pe Marte?
C.P. Când vrea domnul Obama (râde). Acum America are capacitatea tehnică să facă acest lucru, dar trebuie voința politică.
S&T. Când se va democratiza supraconductivitatea?
C.P. Se pare că fenomenul este unul critic. Ai nevoie de niște straturi de cupru bine ascunse în alte straturi de oxigen și atunci e o fizică ce iese într-adevăr la iveală. Oamenii de știință nu știu nici până acum mecanismul exact prin care se manifestă supraconductivitatea, nici măcar la temperaturi extreme. Explicația e parțială. Colegii mei de la doctorat făceau încercări „băbești” pentru a obține supraconductivitate. Dar a început să scadă drastic numărul de grupuri axate pe studiul acestui fenomen în toată lumea. Așadar, cred ca supraconductivitatea la temperatura mediului ambiant poate să fie peste 20 de ani, dacă cineva are noroc, dar poate să fie și peste 60 de ani. Însă poate fi și peste un secol. E greu de spus, pentru că nu este o direcție clară, iar fondurile au mai scăzut pe acest teritoriu.
