domingo, 30 de abril de 2000

A defesa que ataca

Há 55 anos, a primeira bomba atômica foi detonada no deserto de Álamo Gordo, no Estado norte-americano do Novo México. Esse evento causou uma profunda transformação na psique humana e em nossa história coletiva: criamos uma guerra sem vencedores, sendo capazes de nos destruir por completo. Nos alçamos ao nível dos piores deuses, aqueles que destroem cegamente, por capricho mais do que por razão.

Qualquer guerra é, por definição, absurda. Me questiono, de vez em quando, como a mesma espécie animal que é capaz de pôr um homem na Lua e de criar sinfonias e poemas belíssimos não consegue deixar de se matar, ou de planejar meios mais eficientes para se aniquilar.
Desculpem-me o tom pessimista, mas negar essa problemática apenas ajuda a mantê-la viva.
Quando Ronald Reagan era presidente dos EUA, um grupo de cientistas liderado por Edward Teller, o "pai" da bomba de hidrogênio americana, apresentou um projeto de defesa espacial antimísseis, a chamada Iniciativa Estratégica de Defesa (IED, do inglês SDI). O projeto rapidamente ganhou o apelido de "Guerra nas Estrelas": a idéia era ter plataformas flutuando em órbita terrestre, como as naves-mães dos filmes do George Lucas, que identificariam mísseis inimigos e os destruiriam por meio de canhões de raios laser de altíssima potência. A comunidade científica imediatamente reagiu, dizendo que o projeto era tecnicamente inviável.

Mas em política, uma vez que um projeto extremamente caro mostra a possibilidade de gerar inúmeros empregos para as comunidades dos membros do Congresso e Senado, ele se transforma em uma bola de neve, em que a politicagem aumenta na proporção inversa do conteúdo científico. O governo ignorou as críticas dos cientistas e manteve o projeto vivo. Até hoje! Este ano, o Congresso Norte-Americano aprovou uma verba de US$ 6,6 bilhões para a IED, em um total acumulado de US$ 60 bilhões desde o início dos anos 80.

Por que escrevo sobre essa problemática, que parece à primeira vista tão distante da nossa realidade econômica? Porque ela não está tão distante assim. E por várias razões.
Uma vez, um amigo meu disse que é necessário o mundo inteiro para sustentar uma nação como os EUA. Nós pagamos parte dessa conta, com certeza. Fora isso, a proposta americana de criar novas tecnologias bélicas ameaça o frágil processo de desarmamento nuclear, irritando a Rússia e a China.

A situação tornou-se ainda mais tensa recentemente, com mais uma proposta de uma tecnologia de "defesa" contra ataques de mísseis de nações hostis aos EUA, conhecida como Sistema Nacional de Defesa Contra Mísseis (SNDM). A idéia é menos ambiciosa do que a da "Guerra nas Estrelas": satélites em órbita e radares em terra com detectores de radiação infravermelha (calor) localizam um míssil que voa em direção aos EUA. Imediatamente, veículos destruidores (outros mísseis) perseguem o atacante, destruindo-o em uma colisão. Parece simples, não? O leitor deve se recordar dos mísseis tipo "Cruise" que os EUA usaram na Guerra do Golfo, que também tentaram interceptar mísseis iraquianos, com uma margem ridícula de sucesso. Mas agora, dizem os proponentes do SNDM, a tecnologia avançou e será possível construir tal proteção. Por mais algumas dezenas de bilhões de dólares nos próximos dez anos, é claro.

O problema, como já argumentaram vários cientistas, é que o SNDM não funciona. Existem duas armas que podem ser transportadas pelos mísseis intercontinentais: biológicas/químicas e nucleares. No caso das biológicas ou químicas, é muito mais eficaz fazer o míssil original distribuir centenas de "submunições", pequenas bombas que espalhariam os agentes químicos e biológicos pela atmosfera. Nesse caso, seria impossível para os mísseis do SNDM destruir todos esses "esporos do mal". No caso nuclear, o míssil original poderia soltar dezenas de balões de alta altitude, com apenas um deles contendo a bomba nuclear. Mais uma vez, essa contramedida neutralizaria a eficiência do sistema de defesa. Mais dinheiro seria gasto inutilmente, mais antagonismo criado contra a Rússia e China e maiores as consequências políticas e econômicas para o resto do mundo.

domingo, 23 de abril de 2000

As verdades e incertezas do processo científico

A ciência é muitas vezes percebida como infalível, as palavras do cientista sempre certas, sem dúvida ou erro nas descobertas. O único outro candidato mortal a essa infalibilidade é, se não me engano, o papa. Deixando questões teológicas de lado, hoje, domingo de Páscoa, um dia após o aniversário dos 500 anos de nossa descoberta -ao menos pelos europeus-, gostaria de abordar a questão da "verdade" em ciência.

Essa questão não é simples e, como toda a questão filosófica, não tem resposta única. Há versões do que seja verdade em áreas diferentes do conhecimento e, às vezes, essas versões entram em choque. Aqui segue a minha versão que, espero, incite a reflexão do leitor. O desenvolvimento da ciência moderna, isto é, dos últimos 400 anos aproximadamente, nos ensinou que a verdade em si não existe: o que há é um ideal de verdade, ou melhor, de perfeição racional. Essa é uma herança dos filósofos pitagóricos da Grécia Antiga, reexpressa por Platão em termos de duas realidades, a das idéias e a da percepção sensorial da realidade física. Para Platão, apenas no mundo das idéias podia-se contemplar o conceito de verdade; o mundo dos sentidos é necessariamente imperfeito, pois a representação concreta de uma idéia jamais será tão perfeita quanto a própria idéia. Um exemplo é a imagem que você faz de um círculo, e a sua representação no papel.

A ciência é uma representação da realidade física e, portanto, imperfeita. O processo científico, a geração de hipóteses que são testadas experimentalmente ou por meio de observações (como na astronomia), é uma busca contínua por uma verdade -uma perfeição- que jamais será alcançada. Uma exceção é a matemática pura, que lida com objetos que existem num mundo de idéias.

O leitor pode pensar que essa imperfeição é uma fraqueza da ciência. Pois é o oposto! O fato de que as representações da realidade, como leis e teorias, são imperfeitas define o processo científico. Eis uma ilustração esquemática de como a coisa funciona. Um cientista observa um novo fenômeno; essa descoberta comprova certas hipóteses feitas por outros cientistas (em geral, os "teóricos"), que precisavam de uma comprovação para ser aceitas. Ou elas são uma completa surpresa. A comunidade científica responde imediatamente: outros grupos tentam replicar a descoberta em seus laboratórios, verificando se os resultados estão corretos ou precisos. Caso a descoberta seja confirmada, ótimo, as hipóteses adiantadas estão comprovadas e aprendemos algo de novo sobre a natureza. Caso contrário, os resultados e as hipóteses devem ser abandonados ou, no mínimo, modificados. Se a descoberta tiver sido uma surpresa, hipóteses e modelos são adiantados para tentar explicá-la por meio de leis simples.

O processo não para aí. Uma vez que ficou claro que o fenômeno realmente existe e as hipóteses funcionam, tenta-se explorar os limites dessas hipóteses. Eventualmente, descobre-se que os modelos nelas baseados deixam de funcionar e novas hipóteses são necessárias.

Recentemente, um grupo na Itália declarou ter observado um novo tipo de partícula elementar da matéria, cuja existência havia sido predita por certas teorias chamadas supersimétricas. Elas são completamente diferentes da matéria que conhecemos, isto é, aquela feita de prótons, nêutrons e elétrons. Possivelmente, elas podem constituir a chamada "matéria escura", que cosmólogos acreditam que possa constituir 90% da matéria no Universo. Imediatamente, outro grupo de físicos na Califórnia, que também procura por essas partículas, criticou os resultados dos italianos: os detectores do grupo californiano (e russo) não assinalaram a existência das partículas. Possivelmente, dizem eles, os sinais vistos pelos italianos são uma contaminação vinda de outras fontes, como a radiatividade natural. Essa polêmica, ainda em aberto, ilustra nossa discussão. Buscamos a "verdade", mas sabendo que ela será sempre temporária: mesmo que as partículas existam, comprovando as teorias atuais, aparecerão outras que forçarão sua revisão, e assim por diante.

domingo, 16 de abril de 2000

A guerra dos sexos, revisitada

É tudo culpa da testosterona, dizem alguns biólogos e médicos. Outro dia, li um artigo no "The New York Times" sobre um jornalista que é HIV positivo e que recebe uma injeção de testosterona a cada duas semanas. O diagnóstico de uma baixa produção desse hormônio veio devido a cansaço e perda de peso. O jornalista declara que suas injeções não só lhe restauraram o peso e o ânimo, mas lhe fornecem uma dose de "masculinidade" que jamais conhecera. Sua musculatura aumentou, seu apetite explodiu, sua disposição mais que dobrou e suas atividades passaram a ser tratadas com uma intensidade quase desmesurada.

A testosterona é produzida tanto por homens quanto por mulheres. Em homens, ela é produzida nos testículos; nas mulheres, boa parte nos ovários.

A grande diferença é a quantidade: mulheres adultas têm, em média, entre 40 e 60 nanogramas (um bilionésimo) em um decilitro de plasma sanguíneo, e homens, entre 300 e mil nanogramas. A coisa começa cedo: na concepção, todo feto é feminino até ser hormonalmente alterado. Após seis semanas, o feto com cromossomo Y recebe uma enorme dose de testosterona, que de certa forma direciona sua definição sexual. A outra grande dose de testosterona ocorre na puberdade, quando vozes engrossam e uma atitude de guerreiro toma conta dos rapazes. (Ei, eu também passei por isso!)

Experimentos em ratos (em humanos eles não podem ser feitos) mostram que os machos recém-nascidos que têm sua testosterona bloqueada se tornam dóceis, seus pênis encolhendo ou desaparecendo (!). Já as fêmeas têm seus clitóris transformados em pênis e se comportam como machos na procriação. Em certas espécies de pássaros, as fêmeas, que são mudas, passam a cantar. Será que as diferenças entre homens e mulheres, não só as físicas, têm uma ligação com a testosterona? (Claro, sempre há variações.)

Essa questão é muito delicada, pois envolve não só biologia, mas a relação social entre os sexos e a estrutura de poder na sociedade. Levando essa argumentação ao extremo, certas características de comportamento, como a agressividade, a combatividade e um insaciável apetite sexual, são consequências dos diferentes níveis de testosterona não só entre os sexos, mas também dentro de cada grupo. Mulheres que têm seu sexo alterado tomam altas doses de testosterona e declaram não só um aumento no seu apetite sexual, mas também o crescimento de pêlos e às vezes até calvície. Soldados em guerra e boxeadores têm níveis mais altos de testosterona. Os pavões machos, com suas plumas exuberantes e uma atitude de "eu sou o melhor", têm níveis altíssimos de testosterona em comparação com outras aves.
Aparentemente, testosterona está relacionada com uma atitude de poder e domínio. A questão complica quando nos perguntamos sobre as dificuldades da mulher profissional em um mundo dominado por uma ética fundamentada em altas doses de testosterona.

Há aqui um claro conflito entre a arte de governar e a realidade da vida política: enquanto as qualidades associadas a baixas doses de testosterona -paciência, aversão ao risco, empatia- são fundamentais na vida de qualquer político (ou deveriam ser!), o dia-a-dia da política é fundado em disputas de poder, qualidades infelizmente relacionadas com altas doses de testosterona. Dentro dessa óptica, a batalha pela igualdade dos sexos está ligada com o controle racional das atitudes ligadas a níveis muito altos ou muito baixos da substância "T".

Isso não altera a importância da promoção dessa igualdade na sociedade, mas adiciona uma nova dimensão ao debate. Não como uma justificativa da diferença entre homens e mulheres, mas como um toque de despertar na missão dos defensores dessa igualdade (eu incluso): que a desigualdade física existe e que os sexos podem aprender um com o outro.

quinta-feira, 6 de abril de 2000

Fio, latas e a unificação das forças

Imagine uma formiga fadada a caminhar sobre uma linha de náilon, dessas que usamos para pescar. Ela não pode pular fora da linha, só pode andar para frente ou para trás. A linha tem um comprimento enorme, muito maior do que o da formiga. A coitada anda, anda e não chega jamais ao fim da linha. Seu "universo" tem uma dimensão e é infinito.

Essa formiga infeliz tinha uma prima que também se viu fadada a caminhar para sempre em um universo unidimensional. Só que esse era na forma de um círculo. A formiguinha descobriu isso ao notar que retornava sempre ao mesmo ponto, que ela marcou com um giz de formiga. Ela deu sorte porque o raio de seu "universo" era pequeno o suficiente para que ela cobrisse sua circunferência em tempo hábil. Se o raio fosse muito grande, ela jamais chegaria ao seu ponto de partida. Isso aconteceu, segundo os anais das formigas geômetras, com outra prima, essa a mais esperta de todas. Ela também queria saber se seu universo era infinito. Após usar o giz, andou por um bom tempo e não voltou ao seu ponto de partida. Ela então resolveu apontar um laser na direção da linha. E qual não foi sua surpresa ao ver a luz bater em seu calcanhar (supondo, claro, que formigas tenham calcanhar). Esse universo é fechado e sem fronteiras, já que qualquer ponto sobre o círculo é equivalente.

Já uma família de besouros teve outro destino. Eles tinham de andar na superfície de uma lata de palmitos, tão alta que eles nunca chegariam no topo. Os besouros ficavam na mesma área ocupada pelo rótulo da lata. Esse "universo" é bidimensional: com dois números, a altura e a posição angular na lata, você localiza o besouro. (Esses besouros são achatados como uma ameba). Ele é semelhante ao universo fechado das formigas em uma das suas direções (em torno da lata), mas é infinito na outra (sua altura). Portanto, o universo com duas dimensões dos besouros mistura os dois tipos de universo unidimensional das formigas.

Por incrível que pareça, esse universo bidimensional em forma de "lata de palmito" foi o primeiro modelo geométrico usado por físicos para construir uma teoria unificada dos campos gravitacional e eletromagnético. Em sua teoria da relatividade geral, proposta em 1916, Einstein mostrou que a força gravitacional está ligada à geometria do espaço: a presença de uma massa deforma a geometria à sua volta, causando desvios nos movimentos dos corpos em sua vizinhança. Na época, sabia-se da existência de uma outra força de longo alcance, a eletromagnética, que caía com o quadrado da distância, como a gravidade. Já que a relatividade propunha a geometrização da força gravitacional, por que não incluir o eletromagnetismo nesse esquema?

Em 1921, o físico alemão Theodor Kaluza (e mais tarde também Oskar Klein) propôs uma unificação das duas forças em um universo em cinco dimensões. A teoria da relatividade havia mostrado que a arena dos fenômenos físicos é um espaço quadridimensional (o espaço-tempo). Kaluza adicionou mais uma dimensão, mas com um detalhe: ela tinha de ser perpendicular ao espaço-tempo da relatividade e circular, como o universo fechado das formigas! Esse universo teria uma geometria semelhante ao universo dos besouros, com as quatro dimensões normais se estendendo ao infinito (a altura da lata) e a dimensão extra sendo fechada (como o círculo da lata).

A teoria de Kaluza mostra que o raio da dimensão extra está ligado à carga do elétron, a unidade básica de carga elétrica! A teoria reproduz a gravidade e o eletromagnetismo quando "vista" em quatro dimensões, ou seja, quando o raio da lata é muito menor que sua altura. Para nós, a dimensão extra é invisível, como se a lata afinasse até virar um fio. Essas idéias arrojadas e elegantes estão no coração das teorias modernas de unificação das forças.

domingo, 2 de abril de 2000

A quase-estrela

No teatro, nem todas as estrelas brilham. No céu também. Seria muito conveniente se pudéssemos adotar um critério uniforme para determinar quem são as estrelas no teatro e no céu. Mas acho que as estrelas humanas ficariam muito aborrecidas: no céu, o que determina quem é ou não estrela é a massa do objeto. Mas ao menos uma coisa as estrelas do palco e do céu têm em comum, maciças ou não: elas se autoconsomem para poder brilhar, para produzir a radiação que tanto nos maravilha.

Já os planetas, que fazem corte à estrela, não produzem radiação suficiente para brilhar. Alguma radiação sempre é produzida, mas ela não aparece em frequências visíveis para nós. Qual, então, é o limite entre um planeta e uma estrela? Será que existe uma "quase-estrela", um objeto que é um intermediário entre um planeta gigante e uma pequena estrela, capaz de gerar alguma radiação, mas não de iniciar o processo de fusão nuclear, responsável pela enorme geração de energia de uma estrela comum?

Existe toda uma população de estrelas, de tamanhos e propriedades muito diferentes. Nosso sol, por exemplo, é conhecido como uma "anã amarela", uma estrela de tamanho discreto, porém suficientemente maciça para poder fundir hidrogênio em hélio. Sua superfície tem uma temperatura de 5.800 graus Kelvin (nessas temperaturas, não faz muita diferença qual escala usamos, Celsius, Kelvin etc.). Já uma "gigante vermelha" é muito maior do que o Sol, mas muito mais fria. Quanto mais fria uma estrela, mais vermelha ela é, o contrário do que em geral as pessoas associam com quente. O tom azul é bem mais quente do que o vermelho. Portanto, é de se esperar que, caso existam as tais "quase-estrelas", elas seriam meio avermelhadas. O nome anã vermelha já foi usado para caracterizar estrelas menores do que nosso Sol (em torno de um terço da massa e do raio), frias, mas ainda capazes de iniciar a fusão de hélio. Essas estrelas são centenas de vezes mais maciças do que Júpiter (o Sol é em torno de mil vezes mais maciço do que Júpiter).

Até recentemente, o elo que liga planetas gigantes como Júpiter às anãs vermelhas, as quase-estrelas, era apenas uma especulação. Como os astrônomos acreditam que o processo de formação de uma estrela (mesmo que pequena) é diferente do de um planeta, era razoável supor que não existisse um contínuo de objetos celestes: dos planetas gigantes temos de dar um salto até as menores estrelas. Essa situação mudou nos últimos anos, com a observação de vários objetos que podem ser caracterizados como quase-estrelas. Na verdade, essa classe de objetos ganhou um nome especial (que não deixa de ser bem horrível), as anãs marrons.
O grande desafio em achar esses objetos no céu é justamente a fraqueza de sua radiação. É muito mais fácil identificar um objeto de alta luminosidade do que um objeto que mal brilha no visível. É aí que a criatividade dos astrônomos entra no jogo. Uma série de técnicas observacionais foram desenvolvidas, que oferecem várias opções para a caça às anãs marrons.

Numa delas, usa-se o fato que ao menos metade das estrelas aparecem em pares, os sistemas binários. Basta acharmos uma delas, a mais luminosa, e estudarmos sua órbita para inferir a existência de uma companheira bem mais discreta. A massa que separa planetas das anãs marrons é em torno de 13 vezes a massa de Júpiter. Isso porque objetos mais maciços podem fundir deutério, um átomo de hidrogênio que carrega um nêutron no núcleo (um isótopo). Se a massa da companheira invisível for entre 13 e 200 Júpiteres (as anãs vermelhas), encontramos uma anã marrom. Em 1995, a primeira foi encontrada.

Outro método usa o fato de que o gás metano é encontrado na atmosfera de planetas gigantes, mas não em estrelas comuns, devido às suas altas temperaturas. Portanto, se metano for encontrado em objetos com a massa no intervalo correto, o objeto é uma anã marrom. A candidata de 1995 passou no teste. E muitas outras. Hoje, estima-se que existem ao menos tantas anãs marrons quanto estrelas comuns. Como sempre na ciência, uma descoberta gera sempre mais perguntas. Se existe um contínuo de objetos celestes, o que diferencia planetas de estrelas na formação de sistemas solares? Nessa pergunta se esconde o enigma de nossa própria origem.