La definició de realisme no és tan clara, i l’autor d’aquest llibre assenyala acuradament que la realitat quàntica presenta dèficits ontològics. Parlar de realisme suposa una postura filosòfica, i no és clar que tot el món estiga d’acord en què vol dir que alguna cosa és real. És el contingut de les matemàtiques real i no merament un producte del raonament humà? A pesar de les dificultats que té definir el concepte de realisme, és clar que la mecànica quàntica hi imposa limitacions. En la discussió d’Einstein, Podolsky i Rosen podem canviar les propietats d’un sistema físic a través d’una acció que es fa molt lluny sobre un altre sistema –i recordem que es fa quan els dos sistemes ja no interaccionen. És fins i tot probable que la ciència no tinga per missió dir què és la natura, sinó donar una representació de la realitat natural. La construcció de la ciència és associada a la filosofia en tant que parlem d’una teoria del coneixement capaç de descriure la natura. És cert que hi ha altres representacions de la realitat, com la religió, la filosofia o l’art. Però hi ha un aspecte distintiu, el mètode científic, que va permetre separar la ciència de la filosofia natural. No és tampoc evident establir tots els detalls d’aquesta metodologia, però la comunitat científica potser estaria d’acord a dir que: a) la realitat ha de ser explorada per l’experiment i establir fets, classificar propietats i trobar regularitats; b) cal trobar un esquema conceptual capaç d’englobar tots els fets coneguts i ordenar-los; c) l’esquema ha de predir nous fenòmens que són descrits de manera definida; d) les prediccions han de ser sotmeses a verificació experimental. Els apartats a i d, és a dir, els experiments, pertanyen a la pura realitat. Per contra, b i c, és a dir, la teoria, són probablement representacions de la realitat. En el cas de la mecànica quàntica, l’acord impressionant entre teoria i experiment diu que, probablement, la representació de la realitat proporcionada per la teoria és, potser, la més pròxima imaginable a la realitat de la natura. Com hem vist, hi ha limitacions per a establir descripcions ben definides d’un sistema quàntic correlacionat i, per tant, la natura no segueix el camí d’un filòsof realista extrem. La situació oposada al realisme és el positivisme, on la clau del coneixement és l’acord entre les consciències humanes. No sé si el fet que la mecànica quàntica continga alguns components de positivisme és el que ha mogut l’autor a invertir el problema i pretendre arribar a la consciència humana a partir de la mecànica quàntica. És aquest un pas endavant que serà interessant seguir. Alguns deixebles de Niels Bohr van argüir, en les albors de la teoria quàntica, la possibilitat d’explicar el lliure albir com a conseqüència de la realitat quàntica. Però han hagut desenvolupaments tan importants en temps recents sobre la fonamentació de la mecànica quàntica que fins i tot propostes antigues apareixen avui amb una nova força.
Parlant de la realitat de la natura, el llibre també discuteix els avanços recents de la cosmologia. Fins al segle XX, la descripció de l’Univers com un tot pertanyia als dominis de la religió o de la filosofia. El descobriment, en la dècada de 1920, del desplaçament al roig de la llum emesa per les galàxies i, en conseqüència, de l’expansió de l’Univers, va iniciar l’entrada de la cosmologia com a disciplina científica en disposar, a més a més, de la relativitat general d’Einstein per a descriure l’espai-temps. Però només en temps recents ha deixat de ser un parent pobre de la família de la ciència fonamental, caracteritzat per les paraules de Landau: «sempre errant, però no mai dubtant». Potser, avui, la cosmologia és la ciència més interessant, plena de misteris, problemes no resolts, fenòmens no albirats, etc. Molts són els factors que han contribuït a aquest canvi radical, i m’agradaria comentar-ne dos: 1) el desenvolupament de nous mètodes teòrics, presos de la física de partícules, en la descripció de l’Univers primordial; 2) les noves tècniques i dispositius observacionals que van, més enllà dels telescopis òptics convencionals, a la radiació electromagnètica de totes les longituds d’ona, a les ones gravitacionals, als neutrinos, als raigs còsmics de molt alta energia, etc. En contra de l’argument que diu que la gravitació atractiva hauria d’estar frenant-ne l’expansió, les últimes mesures sobre l’expansió de l’Univers ens diuen que la velocitat d’expansió està accelerant-se. Quin és l’origen de l’energia fosca responsable d’aquesta acceleració? En el moment actual estem en plena revolució cosmològica, i l’autor del llibre prepara el camí per especular sobre les raons de l’origen de l’Univers, que en els primers 10–45 segons després del Big Bang va estar regit per les lleis de la gravitació quàntica, encara desconegudes avui en la física fonamental. De l’Univers primordial tenim informació directa a través dels fòssils que ens han quedat d’aquella època: la radiació de fons de microones present a tot arreu i la proporció de nuclis atòmics lleugers sintetitzats en l’època del Big Bang.
Quan l’Univers, en l’expansió i en el refredament, va arribar a temperatures tan baixes que els electrons ja no podien escapar de la seua atracció elèctrica amb els protons, l’àtom d’hidrogen va ser format. Al mateix temps, la radiació electromagnètica es va desacoblar de la matèria pel fet que aquesta era neutra i va quedar per al futur com una radiació de fons. Aquest desacoblament va ocórrer 300.000 anys després del Big Bang, i la radiació, que conté informació detallada d’aquella època, és estudiada avui després de 14.000 milions d’anys. La mesura de les petites anisotropies de la radiació de fons permet obtenir els paràmetres cosmològics responsables de l’evolució de l’Univers amb molta precisió. A més d’una energia fosca que representa el 73 % del total, hi ha una matèria fosca també desconeguda que en representa el 23 %, i així queda tan sols una proporció del 4 % de matèria agregada del tipus conegut però, en gran part, encara no observada directament. El contingut total de matèria-energia proporciona una densitat crítica que prediu un Univers sense curvatura espacial.
Retrocedint en el temps, quan la temperatura de l’Univers donà als protons i neutrons energies típicament nuclears –és a dir, dels nuclis atòmics, amb valors cent mil vegades més grans que les energies atòmiques–, es van poder sintetitzar els nuclis lleugers. La presència avui d’aquests nuclis en l’Univers és un fòssil d’aquella època: la síntesi de nuclis lleugers només ve de l’Univers primitiu, quan aquest tenia un segon de vida. Contràriament al cas dels nuclis lleugers, els nuclis mitjans se sintetitzen avui a partir dels lleugers per reaccions de fusió nuclear en els estels, i els nuclis pesants, en els mecanismes de col·lapse i explosió de supernoves.
De les èpoques anteriors a un segon de vida es pot inferir informació sobre l’Univers a partir d’efectes molt subtils en les fluctuacions de temperatura que s’observen avui en la radiació de fons, però, sobretot, a partir de la física de partícules elementals desenvolupada en la segona meitat del segle XX. A 10–5 segons va tenir lloc una transició de fase en què els quarks de la matèria fonamental van quedar confinats en els hadrons, particularment protons i neutrons. La temperatura era encara suficientment alta per a mantenir una situació d’equilibri dinàmic entre protons i neutrons a través del procés d’interacció feble
Pròxima a l’època de la nucleosíntesi (~ 1 segon), aquest equilibri es va trencar, i els neutrons, o bé es van desintegrar o bé van formar part dels nuclis lleugers. Els neutrinos, que només tenen interaccions febles, es van desacoblar, i han quedat com una altra radiació de fons, aquesta de neutrinos. La detecció d’aquests és molt més difícil que la de microones abans comentada, i qui trobe un mètode apropiat per a descobrir-la i estudiar-la, té garantit el premi Nobel. Retrocedint més en el temps, la física de partícules elementals ens diu que, als 10–11 segons després del Big Bang, es va produir una altra transició de fase, aquesta electrofeble, en què la simetria de la