domingo, 31 de janeiro de 1999

Da poeira cósmica à clonagem de seres humanos



"Nós somos poeira das estrelas", dizia Carl Sagan, o ilustre divulgador de ciência norte-americano. Com isso, ele queria dizer que a matéria da qual nós somos feitos -carbono, oxigênio, cálcio etc.- veio originalmente das estrelas.

Quando estrelas morrem, elas espalham uma quantidade enorme de matéria pelo espaço interestelar, sementes que irão iniciar o processo de formação de outras estrelas em regiões vizinhas, numa dança de criação e destruição que se repete por todo o Universo.

Nosso próprio Sol morrerá um dia, e parte de sua massa será convertida em átomos de carbono e oxigênio, que irão se espalhar pelo Universo afora. Nós temos cerca de 5 bilhões de anos para escapar dessa fornalha cósmica, quem sabe colonizando um planeta distante, parte de outro sistema solar em nossa galáxia ou talvez até em outra galáxia. Essa idéia me lembra um romance de ficção científica do escritor inglês Colin Wilson, chamado "A Pedra Filosofal". Nele, Wilson conta a história de um jovem que desenvolve poderes mentais avançadíssimos e é capaz de "viajar" no tempo e no espaço por meio de sua própria imaginação, sem sair do lugar.

Quando o nosso herói se depara com um quadro do século 18, ele "entra" no quadro, participando ativamente da cena. Ele também é capaz de retraçar a evolução da espécie humana, descobrindo que nós fomos criados por uma raça extraterrestre extremamente avançada, que habita as profundezas da Terra.

A humanidade foi produto de uma experiência genética desenhada para criar escravos aptos a viver nas condições atmosféricas desse planeta.

Nós ainda estamos longe de colonizar outros planetas. É possível que uma missão tripulada a Marte faça parte dos planos da Nasa (agência espacial dos EUA) no início do novo milênio. Mas, se nossas conquistas espaciais estão distantes da imaginação de Colin Wilson (e de tantos outros escritores de ficção científica), nossas conquistas genéticas estão tornando realidade o que, há algumas décadas, era considerado ficção científica.

Frequentemente vemos novos avanços da engenharia genética. Clonagem de ovelhas, isto é, a duplicação real de um ser vivo em laboratório a partir de uma célula. Bebês de proveta, fecundação artificial que gera oito bebês de uma só vez (uma verdadeira ninhada humana!), a possibilidade de realizar certos testes genéticos no feto para determinar se ele terá essa ou aquela doença ou, mais assustadoramente, a clonagem de humanos, como a anunciada recentemente por biólogos da Coréia do Sul, que dizem ter clonado um embrião a partir de uma célula adulta e de um óvulo de uma mesma mulher. Caso isso se torne possível, o sexo será um passo desnecessário para a reprodução da espécie humana!

Já se fala na possibilidade de "desenhar" geneticamente um feto, de modo a garantir certos traços desejados pelos pais, como o sexo, cor dos olhos, altura, ou até mesmo inteligência. Óvulos de mulheres "brilhantes" estão à venda nos Estados Unidos, para casais que não podem ter filhos naturalmente.

O desenvolvimento da tecnologia genética está ligado a um debate ético. De certa forma, a nova biologia pede uma nova ética, em que questões sobre clonagem humana podem ser debatidas racionalmente. Até que ponto estamos "abusando" da natureza, criando algo que antes era deixado ao acaso? Será que devemos deter o avanço científico com uma legislação internacional? E se essas tecnologias caírem em "mãos erradas"?

Imagine um terrorismo genético, em que várias cópias idênticas da mesma pessoa podem ser fabricadas sem problemas: você, em frente a vários vocês.

Esse é mesmo um "Admirável Mundo Novo", onde a linha divisória entre a imaginação e a realidade se torna cada vez mais transparente. É bom nos prepararmos emocionalmente para viver nesse mundo.

domingo, 24 de janeiro de 1999

Assimetrias cosmológicas, pontes entre micro e macro


Em 1974, o grande astrofísico da então União Soviética Yakov Zeldovich e dois colaboradores publicaram um artigo com uma idéia que iria revolucionar o pensamento cosmológico. A idéia era baseada na aplicação da física de partículas elementares, a física do mundo subatômico, na descrição de fenômenos que ocorreram durante a mais tenra infância do Universo.
De acordo com o modelo do Big Bang, o Universo surgiu de um estado extremamente quente e denso, em que não havia estruturas complexas como átomos ou moléculas. Durante os primeiros instantes de sua existência, o Universo era composto de uma sopa primordial de partículas elementares que interagiam ferozmente entre si e com a radiação térmica que as rodeava.

É dessa origem quente e densa que surge a união entre a física do micro e a do macro; para entendermos a história do Universo desde seus primeiros instantes de existência (ou, quem sabe, sua própria existência), aplicamos as leis da física das partículas elementares na descrição de seu comportamento.

Por outro lado, observações cosmológicas restringem modelos que visam descrever as propriedades das partículas elementares; apenas algumas interações são consistentes com o Universo em que vivemos.

A infância do Universo era muito pesquisada já nos anos 70 graças à aplicação da física atômica e nuclear à cosmologia, inspirada no trabalho pioneiro de George Gamow, o arquiteto principal da idéia do Big Bang.

No final dos anos 40, Gamow e colaboradores propuseram o modelo do Big Bang (mas não com esse nome, cunhado mais tarde pelo astrofísico inglês Fred Hoyle, um crítico do modelo), aplicando física nuclear e atômica na descrição da infância do Universo; quanto mais perto do "momento inicial", mais quente o Universo e, portanto, maior a energia de seus constituintes.
A sequência, então, retrospectivamente, é física atômica, física nuclear e física das partículas elementares, a última importante apenas durante o primeiro milésimo de bilionésimo de segundo após o "Bang"! Nesse intervalo de tempo, à primeira vista diminuto, um fóton -partícula de radiação eletromagnética- percorre uma distância equivalente a cerca de 100 mil diâmetros atômicos, uma enormidade no mundo subatômico.

A física de altas energias diz que as partículas interagem segundo certas regras, ou simetrias. Uma regra simples é a conservação da carga elétrica: a carga elétrica total deve ser a mesma antes e depois da colisão entre as partículas. Certas simetrias mudam de acordo com a energia da interação, algo que nós podemos até detectar em nossas cozinhas; substâncias em seu estado líquido têm uma homogeneidade que desaparece quando congelam.

A perda de homogeneidade dos líquidos durante sua solidificação vem de um rearranjo de seus átomos em redes cristalinas. A simetria existente em altas temperaturas (homogeneidade dos líquidos) desaparece a baixas temperaturas (redes cristalinas dos sólidos).

As simetrias descrevendo as interações entre as partículas elementares também são quebradas em baixas energias ou temperaturas. No início de sua existência, o Universo era muito quente e muito simétrico. Desde então, ele vem se expandindo e, como consequência, sua temperatura vem abaixando. Hoje, acreditamos que essa grande simetria primordial foi quebrada em sucessão, provocando mudanças nas interações entre as partículas elementares (e até mesmo no tipo de partículas que havia em épocas diversas), até chegarmos ao Universo em que vivemos, assimétrico e cheio de estruturas, de átomos a galáxias.

A reconstrução dessa história, ou seja, como evoluímos de uma sopa primordial a um Universo tão rico, é o objeto de pesquisa dos físicos que, como esse autor, trabalham na interface entre a cosmologia e a física de partículas, inspirados pela criatividade de Zeldovich e colaboradores.

domingo, 17 de janeiro de 1999

Revelando o mundo invisível do "muito pequeno"



"O essencial é invisível aos olhos", disse a raposa ao Pequeno Príncipe, na belíssima fábula de Antoine de Saint-Exupéry. Mesmo que a raposa estivesse se referindo aos nossos sentimentos, essa frase descreve, liricamente, o quanto do mundo à nossa volta permanece invisível aos nossos olhos, inacessível aos nossos sentidos.

A história da ciência pode ser lida como uma aventura de exploração desses mundos invisíveis, revelados por meio do desenvolvimento de técnicas e tecnologias de observação. Mesmo que o uso de lentes para ampliar imagens já fosse explorado desde tempos antigos, o microscópio em sua forma moderna foi inventado provavelmente entre 1590 e 1610 pelos holandeses Hans e Zacharias Jannsen, pai e filho. Em torno de 1600, eles construíram um instrumento com duas lentes arranjadas em um tubo móvel. O grande astrônomo Johannes Kepler descreve, em 1611, um sistema semelhante ao dos Jannsen, mas com uma lente convexa na extremidade ocular do instrumento.

A invenção do microscópio revelou novos e estranhos mundos, invisíveis aos nossos olhos. No final do século 17, cientistas já haviam descoberto células, capilares, corpúsculos sanguíneos, protozoários e bactérias. O biólogo holandês Anton van Leeuwenhoek, considerado o fundador da microbiologia, baseou suas incríveis descobertas em lentes de altíssima qualidade que ele mesmo produziu, obtendo ampliações de 275 vezes. Hoje, é possível obtermos ampliações de até mil vezes com microscópios ópticos, baseados na luz visível.

O limite vem do fato de que a imagem vista no microscópio óptico é obtida pela reflexão de uma onda de luz sobre o objeto de estudo. Para que detalhes do objeto sejam revelados, ele não pode ser menor do que o comprimento de onda da luz visível (a distância entre duas cristas consecutivas). Imagine um rochedo na beira do mar. Quando o mar está calmo, vemos 1 m do rochedo despontando sobre a superfície. Ondas com alturas menores do que um metro são refletidas pelo rochedo e passam ao seu redor. Ondas bem maiores do que 1 m "ignoram" o rochedo. Algo semelhante ocorre quando ondas de luz chocam-se com um objeto. Caso o objeto seja menor do que o comprimento de onda da luz, ele será "ignorado" pela onda.

Ondas de luz visível têm comprimentos de onda entre 400 e 700 nanômetros (1 nanômetro -nm- é um bilionésimo de 1 metro; multiplicado 101 mil vezes, um objeto com 500 nm de tamanho aparecerá como um objeto de 0,5 milímetro). Com técnicas sofisticadas de visualização, é possível ver objetos com 200 nm. A visualização de objetos ainda menores tem de ser feita por intermédio de outros tipos de microscópio.

Em 1924, o físico francês Louis de Broglie sugeriu que, tal como a luz, o elétron e outras partículas subatômicas também podem ser interpretados como ondas. Essa estranha propriedade do elétron, conhecida como a dualidade partícula-onda, possibilitou o desenvolvimento de microscópios eletrônicos.

Do mesmo modo que microscópios ópticos usam ondas de luz focadas por meio de lentes, o microscópio eletrônico usa ondas eletrônicas focadas por meio de campos eletromagnéticos. Devido ao curtíssimo comprimento de onda do elétron em movimento, microscópios eletrônicos podem chegar a ampliações mil vezes maiores do que microscópios ópticos, revelando estruturas com dimensões de 0,2 nm. Microscópios eletrônicos de alta voltagem podem revelar estruturas em nível atômico.

Em 1986, Gerd K. Binnig e Heinrich Rohrer dividiram o Prêmio Nobel de Física pela invenção do microscópio de escaneamento por tunelamento. Esse instrumento pode revelar imagens tridimensionais da superfície de materiais em nível atômico, possibilitando a visualização e a manipulação individual de átomos! Nada mau para uma história de apenas 400 anos.

domingo, 10 de janeiro de 1999

O poeta da ciência e sua releitura no fim do milênio



É comum se dizer que poucas atividades criativas são tão antagônicas quanto poesia e ciência; enquanto uma expressa uma visão subjetiva e emocional do mundo, a outra expressa uma visão universal e racional. Enquanto uma é produto de inspiração e lirismo, a outra, de dedução e análise. Pelo contrário, a obra de certos poetas mostra uma profunda apreciação da visão científica da época.

No século 14, Dante Alighieri oferece, na sua "A Divina Comédia", uma clara representação do universo medieval cristão, com suas esferas dentro de esferas. Shakespeare e Milton escreveram versos inspirados pela música das esferas, a misteriosa harmonia cósmica postulada pelo grego Pitágoras no século 6 a.C. Já o poeta Alexander Pope assim celebrou a obra de Isaac Newton: "A natureza, suas leis, escondiam-se na escuridão; e Deus disse: "Faça-se Newton!', e tudo se iluminou".

Claro, é possível encontrar poetas com uma visão crítica à visão da ciência, como no caso de William Wordsworth, John Keats e outros poetas do Romantismo inglês da primeira metade do século 19. Em parte, esse movimento foi uma reação ao excessivo racionalismo do século 18, produto das descobertas científicas de Galileu, Newton e seus sucessores. Mas, até mesmo no caso de Wordsworth, é possível, após uma leitura mais liberal de sua obra e uma reflexão do papel do cientista, encontrar algo de comum a ambos: uma profunda apreciação pela natureza e por seus mistérios, que inspiram tanto o lirismo do poeta quanto os cálculos do cientista.

Certos poetas tornam-se vozes de uma visão de mundo alternativa, fundamentados na ciência de sua época. Como exemplo, penso no poeta romano Lucrécio, que viveu entre cerca de 96 a.C. e 55 a.C. Lucrécio parece ter sido vítima de doses excessivas de "poções amorosas", comuns na época, mas capazes de causar longos períodos de desequilíbrio mental. Os versos que compõem "Da Natureza das Coisas" foram escritos durante raros períodos de lucidez e mais tarde editados por outro grande escritor romano, Virgílio.

Em um mundo dominado por religiões politeístas baseadas em ritos pagãos, a voz de Lucrécio soa como uma proclamação contra o medo criado pela superstição e obediência cega à autoridade. O poeta convida seus leitores a olhar para o mundo e seus mistérios com a razão, que ele argumenta ser o único caminho para nossa liberação. Eis alguns exemplos, livremente parafraseados: "Quando a vida humana, arrastando-se pela Terra, era esmagada pela religião, constantemente ameaçando os mortais com todos os tipos de horrores vindos do céu, um homem grego pela primeira vez alçou bravamente seus olhos mortais contra essa ameaça... Sua força era a mente, que ele usou para explorar a vasta imensidão do espaço, trazendo-nos novas do que é e não é possível, limites e fronteiras forjadas para sempre. A religião, assim, foi controlada e, desde então, nós podemos alcançar as estrelas".

"Os terrores e as trevas que habitam nossas mentes devem ser dissipados, não pelos raios do Sol, mas pela compreensão da natureza por meio de um esquema de contemplação sistemática. Portanto, nosso ponto de partida deve ser o seguinte princípio: nada pode ser criado do nada, a partir do desejo dos deuses. Ah, mas os homens vivem assustados, pois não entendem as causas de tantos eventos no céu e na terra. Eles supõem que os deuses são a causa. Mas, quando aceitamos que nada vem do nada, podemos vislumbrar com mais clareza o que estamos procurando, a origem e as causas das coisas à nossa volta, sem clamar pelos deuses" (Livro 1).
Depois de 2.000 anos, os versos de Lucrécio ecoam com incrível modernidade. Na véspera de mais um milênio, quando muitos se sentem vulneráveis perante as várias profecias apocalípticas, sugiro uma nova leitura de Lucrécio, poeta da ciência e da lucidez apaixonada.

domingo, 3 de janeiro de 1999

Ciência e espiritualidade no final do milênio



Nesta era pré-terceiro milênio, em que tudo acontece e se transforma tão rápido, o apetite das pessoas por verdades duradouras vem se tornando insaciável. A disseminação de computadores e o fácil acesso aos meios de comunicação construiu de fato uma "aldeia global", onde a troca de informação entre culturas diferentes é mais fácil do que nunca.

Essa "overdose" de informação, ao mesmo tempo estimulante e assustadora, pode causar muita confusão. A tecnologia passa a ser percebida como um monstro de duas cabeças, ao mesmo tempo capaz de curas miraculosas e de armas de extermínio global. Daí surgem teorias sobre conspirações secretas (como no seriado de TV "Arquivo X"), suspeitas contra o governo (às vezes bem fundamentadas) e um sentimento de intolerância que ameaça polarizar a sociedade em níveis insustentáveis.

O resultado é uma sensação de pânico e fragilidade que, infelizmente, é explorada por oportunistas que se apresentam para as pessoas como a única alternativa em um "mundo louco". Inevitavelmente, isso vem acompanhado de um maior interesse por religiões e superstições da "nova era", na popularidade de falsos profetas e numa adversidade para a ciência e para o que ela tem a dizer sobre o mundo.

Sendo um cientista profundamente preocupado com questões espirituais, é muito importante para mim expor o que acredito ser o lado humano da ciência, na tentativa de oferecer aos leitores uma interpretação talvez bastante alternativa de seu papel na sociedade moderna.
A ciência nos aproxima da natureza e nos transporta a uma percepção do mundo que pode, com certa liberdade, ser chamada de profundamente espiritual. Einstein justificava sua devoção à ciência com o que ele definiu como o "sentimento religioso cósmico", associando ao estudo racional da natureza uma dimensão espiritual. Por que não?

A passagem para o próximo milênio serve de veículo para explorarmos essa complementaridade entre espiritualidade e ciência na vida moderna. De um lado, há as profecias sobre o fim do mundo. Do "Livro das Revelações" até Nostradamus, parece que não temos escapatória.

Não é à toa que as pessoas estão meio assustadas com a passagem do tempo, esquecendo, talvez, que essa contagem de tempo é arbitrária; fomos nós que inventamos a idéia de dividir o tempo em intervalos para organizar melhor nossas vidas e controlar nossos medos. O Universo está pouco ligando para como nós contamos o tempo.

Por outro lado, a mídia tem explorado outros tipos de apocalipse, não os vindos do "céu", mas dos céus. Sem dúvida, o perigo de uma colisão com um asteróide é real; muito provavelmente os dinossauros foram exterminados por uma colisão que ocorreu há 65 milhões de anos. E muitos devem se lembrar das dramáticas imagens fornecidas pelo telescópio espacial Hubble da colisão do cometa Shoemaker-Levy com Júpiter, em 1994.

Mas, se a ciência parece confirmar como uma possibilidade (bastante remota) o que já estava dito nas "Revelações", que "uma estrela cairá dos céus trazendo fogo e destruição", ela também nos oferece a chance de proteção contra tal calamidade. Devemos nos "aproximar" do cosmos, identificando asteróides com potencial de colisão com a Terra. Uma vez identificado um possível candidato, devemos destruí-lo ou desviá-lo da rota.

A história do Sistema Solar está cheia de colisões entre os vários planetas, cometas e asteróides. Essas colisões fazem parte de um processo cósmico de evolução, com inúmeras criações e destruições. Nós, habitantes de um planeta relativamente próximo do Sol, nos desenvolvemos a ponto de poder alterar, por meio de nosso conhecimento científico, parte dessa história. Com isso, nos tornamos parte ativa da história cósmica. Essa integração com o cosmos é, para mim, um belíssimo exemplo do valor espiritual da ciência.