dijous, 15 d’agost de 2019

Ciència i art (I)

L'actual dicotomia entre la ciència i les manifestacions de la cultura que sol anomenar-se humanista, i que encara predominen en molts sectors de les societats modernes són artificials. L'enfocament artístic es basa en les sensacions, mentre que el científic es basa en la lògica. La ciència és el coneixement adquirit mitjançant l'observació i la comprovació d'uns determinats fets, i va desenvolupar-se quan els humans van intentar trobar explicacions raonades als fenòmens naturals. La tecnologia va desenvolupar-se com una aplicació pràctica del coneixement per millorar les condicions de vida i com a una eina auxiliar per a l'avançament de la ciència.

Sol creure's que ciència i art s'exclouen mútuament, potser perquè l'objectivitat és una característica fonamental de la primera, mentre que a l'art se li atribueix subjectivitat. De tota manera, potser aquestes dues característiques no siguin tan exclusives de l'una i de l'altra com pot semblar. Al cap i a la fi, la ciència i l'art seleccionen i enfoquen maneres particulars d'observar la natura i els posen cadascuna un marc diferent. Aquests marcs són com finestres que permeten veure les coses des d'angles diferents i ens proporcionen perspectives també diferents. Por passar que les perspectives artístiques i les científiques estiguin tan lligades que facin preguntar-se a qui les observa "això és ciència?, o és art?".

Biologia o art?

Mellethallia (Ernst Haeckel, a Kunstformen der Natur, 1904)


Plàncton (Danja Zamuda, Il·lustraciència-4)

 Art o geometria?

Cheyt M (Victor Vasarely)


Rombes bessons (Andreu Alfaro,parc Cervantes Barcelona, 1976)




Models

A la natura trobem molts models que es repeteixen. Les formes rodones o arrodonides hi són molt abundants, però també d'altres. Les galàxies, els models de la meteorologia, les petxines dels cargols i l'àcid desoxiribonucleic tenen forma espiral, un tipus de cercle que creix, s'encongeix o es desplaça.

Galàxia NGC-4414 (Foto NASA)


Cicló sobre Moçambic, abril 2019


Cargol de terra

Onada (foto de Malene Thyssen, Wikimedia Commons)


Maqueta d'un fragment de DNA (Barcelona, Setmana de la Ciència 2003)

L'art també ha usat l'espiral en moltes ocasions. Compareu la foto de l'onada natural amb la famosa onada del japonès Hokusai, o l'espiral d'una molècula de DNA amb les columnes d'Andreu Alfaro en el campus de la Universitat Autònoma de Barcelona.

Columnes del baldaquí basílica Sant Pere (Bernini, s. XVII. Wikimedia Commons)

Escala en els Museus Vaticans (foto: M. Piqueras, 2014)

La gran onada de Kaganawa (Hokusai, s. XIX; extreta d'A. Rakestraw)

Columnes d'Andreu Alfaro, Univ. Autònoma Barcelona (M. Piqueras, 2005)

L'art i la ciència han anat units al llarg de la història. Molts artistes s'han inspirat en la natura per a les seves obres. Al mateix temps, l'art ha fet possible que, durant molts de segles, es pogués conèixer la natura a través de la il·lustració científica. En alguns camps de la ciència, com ara la botànica, la zoologia, la microbiologia, la paleontologia o l'anatomia, la il·lustració va ser una eina fonamental fins al desenvolupament de la fotografia. Podria semblar que avui dia ja és una pràctica obsoleta. Tanmateix, no és així. La il·lustració, però, s'ha enriquit amb tècniques digitals que abans eren impensables.

Una prova de la vigència de la il·lustració científica és Il·lustraciència, un projecte que, des de 2009, promou la il·lustració científica, especialment mitjançant el Certament Internacional d'Il·lustració Científica i Naturalista, cursos, tallers i exposicions. El projecte va començar amb la col·laboració de l'Associació Catalana de Comunicació Científica i s'ha ampliat amb la participació de la FECYT, el Museo de Ciencias Naturales de Madrid i diverses altres entitats. La seva galeria d'il·lustracions a Instagram (conté les il·lustracions que s'han anat presentant al concurs) és un plaer per a la vista. Alguns exemples:

Escarabat vermell de la patata (Chiara Martinelli)



Thaumetopea pitiocampa (Mafalda Paiva)



La manipulació en ximpanzés (Blanca martí de Ahumada)



Cordyceps unilateralis (Jaime de la Torre Naharro)


Puput (Joao Simoes)




divendres, 26 de juliol de 2019

Els cent anys de James Lovelock

James Lovelock a Barcelona (foto Elena Castillo, 1995)
En diverses ocasions he escrit en aquest blog sobre el químic atmosfèric britànic James Lovelock (vegeu-ne els enllaços al final d'aquesta entrada), 'pare' de la hipòtesi de Gaia (ara ja teoria), que considera la Terra com un sistema integrat en què el planeta i la seva atmosfera han evolucionat conjuntament amb els éssers vius i s'han influït mútuament. (A la foto de la dreta, Lovelock durant la seva visita a Barcelona, el gener de 1995, quan va venir convidat per a la Comissió per a l'Estímul de la Cultura Científica del Departament de Cultura de la Generalitat de Catalunya.)

Torno a escriure sobre Lovelock avui, dia en què aquest científic tan singular fa cent anys. I ho faig transcrivint aquí fragments de les notes que em vaig preparar per parlar de "L'univers de James Lovelock" fa uns mesos, a partir de les idees que he sentit expressar a Lovelock en moltes ocasions:

Gaia/Gea, deessa grega de la Terra
Els nostres peus reposen sobre un planeta —la Terra— que és una anomalia en el sistema solar. Per la seva situació, entre Venus i Mart, hauria de tenir una temperatura més baixa que la que té i una atmosfera en què a penes hi hagués oxigen i el principal compost fos el CO2. Però no és així. La seva excepcionalitat és el resultat de la presència de vida i de més de 3500 milions d'anys d'evolució que han modelat la Terra fins a fer-la com la coneixem. Però encara més excepcional que les seves diferències amb els planetes veïns és el fet que la Terra es comporti com un ésser viu, un superorganisme capaç d'autoregular-se mitjançant complexos processos físics i químics, de la mateixa manera que ho fan els éssers vius mitjançant processos homeostàtics. Aquesta revolucionària visió del món és la hipòtesi Gaia (ara teoria), nom pres de la deessa grega de la Terra, i formulada per James Lovelock, químic atmosfèric que enguany celebra el seu centenari.

Quan James Lovelock va expressar la seva hipòtesi va capgirar un dels paradigmes de la ciencia, que considerava que la vida s’havia establert a la Terra perquè era l’únic lloc de l’Univers que reunia les condicions per fer-ho posible: un planeta amb la temperatura adequada, amb aigua i especialment amb una atmosfera on hi havia oxigen. Lovelock, en canvi, deia que la Terra, tal com la coneixem nosaltres, és el resultat de la coevolució dels components vius i no vius del planeta. Es basava en la comparació de la Terra amb els planetes veïns, Venus i Mart, que no tenen vida i tenen unes atmosferes molt semblants pel que fa a la composició de gasos. L’atmosfera de la Terra, en canvi, tenia una composició de gasos molt diferent, i en desequilibri des del punt de vista de la química i la física.

Mart, la Terra i Venus

 

Lovelock va suposar que l'atmosfera de la Terra, tan diferent de la de Venus i Mart, era el resultat de l’activitat biològica i de la interacció de la vida amb el planeta, i va imaginar la Terra com un sistema en el qual els diferents components interaccionen i s’influeixen mútuament. Malgrat el seu desequilibri, la nostra atmosfera s’ha mantingut estable durant la major part de la seva història, tot i que avui dia els humans hi estem provocant canvis greus que ja comencen a notar-se. Per a mantenir aquesta estabilitat, calia algun mecanisme semblant als mecanismes homeostàtics que mantenen estables els éssers vius. Mitjançant models matemàtics i treballant amb científics d’altres especialitats es va demostrar que Gaia era molt més que una hipòtesi. Lovelock creu que no es pot estudiar la Terra separant-ne els seus components, perquè no és la suma de les parts que la componen. L’evolució de la vida ha estat influïda per la interacció entre els éssers vius (la biosfera) i els inerts (la geosfera), i l’evolució del planeta és també el resultat de la interacció entre la part no viva i els éssers vius.

La seva experiència amb models matemàtics i el seu coneixement del planeta els ha aplicat després a l’estudi del canvi climàtic. Lovelock creu que les previsions del Panel Internacional del Canvi Climàtic (IPCC) són molt conservadores i transmeten la impressió que, si actuem adequadament, el canvi climàtic podrà aturar-se. Ell, en canvi, creu que el canvi climàtic no té aturador per més mesures correctives que ara s’hi posin. Els models matemàtics amb què Lovelock ha treballat tenen en compte Gaia, és a dir, el planeta, com un sistema en què la biosfera, la geosfera i l’atmosfera interaccionen i s’influeixen; un sistema en el qual el mar i el plàncton, per exemple, tenen una funció reguladora del clima.

El fet que la Terra —Gaia— sigui un sistema que s’autoregula no significa que no cal que ens preocupem de la contaminació, les emissions de CO2, el canvi climàtic i altres problemes ambientals que preocupen la humanitat. Els humans, però, per una banda cremen combustibles fòssils i emeten diòxid de carboni a l’atmosfera; per una altra, estan eliminant els boscos, que converteixen en terrenys agrícoles per conrear els seus aliments. No podem abocar diòxid de carboni a l’atmosfera i esperar que Gaia l’elimini si li traiem els mitjans per fer-ho: és a dir, els grans boscos.

A mesura que la Terra s’escalfa a conseqüència de l'activitat humana, els grans ecosistemes oceànics que absorbeixen el diòxid de carboni de l’aire ja no poden sobreviure perquè, tan bon punt la temperatura superficial dels oceans puja per sobre de 14 °C aproximadament, la capa superior s’estratifica, forma una capa homogènia al llarg de tota la superfície dels oceans i els nutrients que serveixen d’aliment per a les algues, les responsables d’absorbir el diòxid de carboni, ja no poden passar de la capa inferior a la superior i les algues es queden sense aliment i moren. Aquest és el motiu pel qual l’aigua, en regions càlides com els tròpics o el Mediterrani, tenen sovint un color blau transparent i se’n pot veure el fons. Això que sovint es veu com una qualitat positiva, és ben bé el contrari; l'aigua és transparent perquè és un desert; de fet, és un ecosistema més desèrtic que alguns dels grans deserts del planeta, com el d’Austràlia o el Sàhara. Hi ha molt poca vida en els mars i això és una conseqüència de l’escalfament del planeta que els humans estem provocant

Canvi en el pH de l'aigua del mar causada per les emissions de CO2 entre el segle XVIII i el segle XX (Wikimedia Commons)
Lovelock creu que només accions basades en la geoenginyeria podrien aturar l’escalfament del planeta produït per l’excés de gasos d’hivernacle. Caldria aprofitar alguns mecanismes d'autoregulació propis de la Terra com a sistema viu. Per exemple, es pot investigar per trobar mecanismes que permetin reflectir part de la llum del sol que arriba a la Terra o bé que puguin extreure l'excés de diòxid de l'atmosfera. Però de poc servirien les mesures per refredar la Terra, si es continua abocant a l’atmosfera diòxid de carboni al ritme actual. Malauradament no tenim cap mitjà per reduir de cop les emissions a l’atmosfera de diòxid de carboni. A més, quan afegim diòxid de carboni a l’atmosfera, a més de provocar l’escalfament global, es contamina el mar. El CO2 , en dissoldre’s en l’aigua del mar la fa massa àcida per a gran part de la vida marina.

Caldria trobar la manera de treure de l’atmosfera la quantitat de CO2 que hi aboquem. És cert que les plantes del planeta absorbeixen molta més quantitat de diòxid de carboni, però s’utilitza per crear vida vegetal, i després els humans, altres animals i la resta d'organismes vius, entre els quals els microbis, ens mengem les plantes i tornem a emetre tota aquesta quantitat de diòxid de carboni a l’aire. Lovelock proposa que, quan es conreïn plantes destinades a l’alimentació, se’n prengui l’element útil com a aliment per exemple, el gra i tota la resta es converteixi en carbó vegetal, que només pot tornar a convertir-se en CO2 si es crema. Per tant, aquest carbó no s’hauria de fer servir com a combustible, sinó llançar-lo al mar o enterrar-lo, i amb això ja aconseguiríem desfer-nos de grans quantitats de diòxid de carboni. El problema és com aconseguir que la gent ho faci.

Desertficació a Brasil (CC BY-SA 3.0)
De tota manera, Lovelock va arribar a la conclusió que és molt negatiu obsessionar-se a pensar que els humans som culpables d’haver destruït la Terra, d’haver reduït la biodiversitat, d’haver enverinat l’atmosfera, de provocar el canvi global, etc. Va ser un fet accidental que els humans primitius, potser fa només un milió d’anys, descobrissin que podien cuinar amb el foc que conservaven d’un llamp i que el menjar tingués un gust més bo a més de fer-los viure més temps perquè matava els microbis patògens i els paràsits que poguessin contenir els aliments (això no ho sabien, però devien adonar-se que el menjar cuinat els ajudava a estar més sans). Començar a cuinar va ser positiu i l’ús del foc es va anar estenent i es va convertir en la primera tecnologia de l'espècie humana. Tanmateix, un cop alliberat el geni de la llàntia, no és possible fer que hi torni, i hem continuat evolucionant fins al punt de poder fer bombes atòmiques i coses semblants. Ha estat un conjunt de conseqüències naturals. A Lovelock li agrada establir un paral·lelisme entre l’ésser humà i els organismes fotosintetitzadors que van aparèixer fa tres mil milions anys i van contaminar terriblement l’atmosfera terrestre amb un gas mortífer anomenat oxigen; perquè l’oxigen era un verí en aquell món, i moltes famílies senceres d’espècies van desaparèixer. Progressivament, els organismes, Gaia, s’hi van acostumar i allò que primer va ser un verí per als primers éssers vius va fer possible l’existència d’altres que no podrien viure sense oxigen, entre els quals hi ha la nostra espècie. Veu la situació actual de manera semblant. Gaia fa experiments i l'aparició dels productors d’oxigen van ser un dels seus principals triomfs. Ara, en cert sentit, n’ha fet un altre d'experiment amb nosaltres, un animal social intel·ligent amb capacitat de comunicar-se.

Gaia, com a sistema viu, té dues possibilitats de resposta a un gran perill: enfrontrar-s’hi o fugir-ne. El que està fent ara és fugir a una altra situació d’estabilitat, que tindrà unes temperatures més altes que les actuals, com ha passat en altres èpoques de la història de la Terra. De fet, l’espècie humana ha sobreviscut a set canvis climàtics tan greus com el que ja comença a produir-se, tot i que les pèrdues en el passat van ser terribles. Ara disposem d’una tecnologia que pot fer front a molts desastres, però, segons Lovelock, hem anat ja massa enllà i ens espera un futur molt difícil, amb algunes zones de la Terra on serà impossible viure-hi, i amb una reducció gran d’aliments per tot el planeta.

Els éssers humans són part de Gaia, no som més que un altre animal i no precisament molt diferent de la resta d’animals que ens envolten. És possible que hi hagi animals, com els dofins o les balenes, molt més intel·ligents que nosaltres, però nosaltres, a més de ser intel·ligents, som animals socials, ens assemblem una mica més a les formigues que altres criatures. Tendim a viure en nius, anomenats ciutats, on es manifesta el poder de la humanitat. Serem cada cop més un animal urbà. La nostra evolució està lligada a l’evolució de Gaia i, si som prou intel·ligents i capaços, farem que tot el planeta sigui intel·ligent. D’alguna manera, ja ho estem fent, perquè, atès que som una part de Gaia, és a través dels nostres ulls que Gaia es pot contemplar des de l’espai com a planeta viu.
 
Des dels seus inicis, Gaia ha tingut seguidors i detractors. Però el fet que des del 1988, en què l'American Geophysical Union organitzés un simposi sobre Gaia, se n'hagin organitzat nombroses reunions en ambients acadèmics, i que la Royal Society de Londres hagi organitzat també sessions sobre Gaia –o geofisiologia, l'altre nom que va donar-li Lovelock-- indica que una part de la comunitat científica la pren seriosament. És possible que, com va dir algú, Lovelock sigui un avançat al seu temps que va descobrir com funciona el sistema Terra-Vida, però no per què funciona així.

--o--o--o--o--o--o--o--o--o--

L'any 2000, va tenir lloc a València el 2n Simposi Chapman sobre la Hipòtesi de Gaia, que va comptar amb la presència James Lovelock i també de Lynn Margulis, la investigadora estatunitenca que va aportar les bases biològiques a la hipòtesi inicial de Lovelock. Rescato algunes fotos d'aquell esdeveniment:

James Lovelock i Lynn Margulis (foto: M. Piqueras, 2000)

Eva Barreno, Lynn Margulis i Juli Peretó (foto M. Piqueras, 2000)

James Lovelock i un estudiant de la Universitat de València (foto M. Piqueras, 2000)

Sobre Lovelock en aquest blog:
- Mart, Oró i Lovelock (12.01.2007), sobre les idees de Lovelock i Oró en relació a la possibilitat de vida a Mart.
- Lovelock i el canvi climàtic (01.11.2007), amb motiu d'una conferència sobre el canvi climàtic que va impartir a la Royal Society de Londres.
- Happy birthday, Dr. Lovelock! (26.07.2009), amb motiu dels seus noranta anys.
- Lovelock i el premi Fonseca (06.10.2009), amb motiu del premi Fonseca que va rebre a Santiago de Compostela.
- James Lovelock ve a Barcelona (07.09.2010), amb motiu de la seva visita a Barcelona convidat pel Museu de Ciències Naturals
- Lovelock és a Barcelona (14.09.2010), sobre la seva visita a Barcelona.
- Tot és verí res no hi ha sense verí (04.07.2014), sobre Paracels, el principi de precaució i James Lovelock.

Us pot interessar:
- Los equilibrios de la vida, suplement de ciència de La Vanguardia (21.01.1995), número monogràfic dedicat a Lovelock i Gaia, amb motiu de la visita del científic britànic a Barcelona.