El làser i la ciència ficció

La idea de concentrar grans quantitats d’energia en un sol feix de volum determinat ja apareixia en antics folklores com el grec o l’hindú. En el primer esmentat, era Zeus qui els llançava en forma de llampec contra aquells a qui, a “criteri dels déus”, s’ho mereixien. I en el segon cas, era el déu Indra qui els llançava des de la seva llança màgica. Per tant, tot i que la invenció del làser es va produir a mitjans del segle passat, una imatge il·lustrativa d’aquest ja era freqüent en mitologies antigues.

Però tot i el pas dels anys, els làsers han format part de l’arsenal que s’ha utilitzat en grans obres de ciència ficció com Star Trek o La guerra de les galàxies. Són realment els làsers espectres destructius? I si no, serem els humans capaços de convertir-los en això?

La física posa límits

A vegades els escriptors de ciència ficció passen per alt principis científics prou contundents amb l’objectiu de completar d’aquesta manera l’argument i la imatge de l’obra. Un exemple d’aquest cas va ser la sèrie Star Trek, en la qual els guionistes vulneraven el principi d’Incertesa de Heisenberg permetent la teletransportació, és a dir, coneixent la posició i la velocitat d’una partícula amb precisió i simultàniament. La població hauria de ser conscient que el gènere de la ciència ficció no és sempre fidel als fonaments de la física, o de qualsevol altre camp científic (si més no ja no seria ciència “ficció”).

A continuació analitzarem un element que per desgràcia acostuma a ser mal interpretat en les pel·lícules de ciència ficció, i diem per desgràcia ja que normalment el públic s’acostuma a quedar amb un concepte equivocat.

El làser i les seves limitacions

La primera font de radiació coherent es va produir l’any 1953 a càrrec del professor Charles Townes de la Universitat de Califòrnia. Segons la física clàssica, aquest succés hauria sigut del tot més impossible, ja que aquesta es basa en les lleis de Maxwell, on segons la llum es dispersa ràpidament i és incoherent. No obstant, això canviaria amb l’arribada de la revolució quàntica iniciada pel treball de Planck, on l’energia no es manifesta en forma contínua, i amb el treball d’Einstein, on la llum està constituïda per fotons. Així que la idea de poder concentrar radiacions en un feix resulta més coherent si interpretem aquesta radiació en forma de paquets. En el que no s’equivocaven del tot els coetanis de Maxwell era en la incoherència, ja que no tots els materials permeten l’emissió de feixos de làser.

Per a poder obtenir un làser necessitem primer un medi especial que pugui transmetre el feix làser (com un gas, un diode o un vidre). El primer pas és subministrar energia des de l’exterior a aquest medi, ja sigui a través de corrents elèctriques, llum o reaccions químiques, de manera que els electrons del medi en qüestió absorbeixin l’energia i l’estat del medi sigui inestable (al afegir-hi energia es contribueix a l’excitació dels àtoms del medi, i per tant, en un augment considerable de l’entropia, és a dir, desordre). Si en aquest moment d’inestabilitat es passa una llum a través del medi, els fotons d’aquesta llum xocaran contra els àtoms del medi provocant que aquests es calmin al moment, procés en el qual s’alliberaran un nombre molt alt de fotons. Això produeix a la vegada més electrons que alliberen més fotons, fins arribar al punt de crear un col·lapse capaç d’alliberar milions i milions de fotons. És en aquest moment en el qual podem parlar de l’emissió d’un feix làser.

Però, al principi hem advertit que aquest fenomen tan sols és factible en materials determinats. Això està relacionat amb la vibració dels fotons alliberats. Si els fotons alliberats vibren a la vegada, el feix serà coherent, en canvi, sinó és així, i el que es produeix és una vibració dispersa, el feix làser no es podrà donar mai i per tant el material no serà l’adequat. La incoherència porta a la inconsistència o dispersió, característiques que no s’escauen en un feix làser.

Pistoles làsers i espases lluminoses

Les limitacions que s’imposen a la tecnologia de la ciència ficció i que impossibiliten l’ús quotidià d’aquesta en el nostre dia a dia, les poden posar tant la tecnologia actual com les lleis de la física. Si és la tecnologia qui ho fa, significa que encara no s’han trobat els sistemes o inventats els materials per a què armes freqüents de les guerres espacials de la gran pantalla puguin sortir al mercat, no obstant, això no significa que siguin impossibles, ja que segurament és qüestió de temps que la nostra tecnologia avanci per a poder desenvolupar aquests artefactes. Però, si és la física qui posa les limitacions, ben segur deu ser que són impossibles del tot (tot i que mai es pot dir la última paraula: l’exemple l’acabem de trobar en el què opinava la física clàssica dels làsers). A continuació ens trobarem amb un exemple de cada cas.

• Pistoles làser: Les pistoles làsers són del cas en el qual és la tecnologia actual qui limita la seva sortida al mercat. Les pistoles làser es topen amb dos grans murs que dificulten la seva creació. El primer obstacle fa referència a les bateries que aquestes pistoles haurien de portar. Per a poder satisfer el consum d’una pistola làser, es precisaria del subministrament de tota una central elèctrica, per la qual cosa s’haurien de crear bateries de mida petita capaces de subministrar quantitats d’energia tan altes. El segon obstacle fa referència a l’estabilitat del material làser. Al subministrar tanta energia, els materials que composen la pistola segurament s’evaporarien al sobreescalfar-se.
• Espases de llum: Les espases lluminoses que apareixen a la guerra de les galàxies es topen amb les lleis de la física. Per començar, resulta del tot impossible solidificar la llum, ja que aquesta està tota l’estona circulant a 300.000 km/s. I en segon lloc, un feix lluminós no acabaria enmig de l’aire (és a dir, no tindria una alçada determinada), sinó que s’estendria fins al cel. Una alternativa a les espases de llum que és difícil però probable són les espases de plasma, és a dir, un gas ionitzat. Aquest es trobaria a tal temperatura que seria capaç de fondre l’acer.