domingo, 9 de julho de 2000

O universo dos padrões que se repetem

Das menores escalas até as maiores, o Universo exibe uma série de padrões regulares que, grosso modo, podem ser resumidos em uma frase: existe um centro em torno do qual objetos transitam, movidos por uma força que aponta na direção desse centro. Vejamos alguns exemplos, do muito pequeno ao muito grande. Modelos do átomo são representados como tendo um núcleo com carga positiva, em torno do qual movem-se elétrons, de carga negativa. A força entre o núcleo e os elétrons é a atração elétrica entre cargas opostas. Mesmo que a estrutura do átomo seja bem mais complicada, essa imagem vale como uma primeira aproximação.

Na escala humana, os sexos opostos giram um em torno do outro, de vez em quando até se tocando. Já as mariposas giram em torno das lâmpadas, também tocando-as de vez em quando... OK, sem apelação, a próxima escala em que vemos esse padrão se repetir é na escala de atuação da força gravitacional. Primeiro, vemos a Lua girando em torno da Terra. E as muitas luas do sistema solar (pelo menos 63) orbitando seus planetas. Só Júpiter tem ao menos 16 luas. Essa corte de nove planetas e 63 luas orbita em torno do Sol, que por sua vez orbita o centro da Via Láctea, nossa galáxia. E o Sol, junto a mais algumas centenas de bilhões de outras estrelas, gira em torno do centro galáctico.

O mesmo padrão aparece em escalas ainda maiores. Galáxias de grande porte, como a Via Láctea ou a nossa vizinha Andrômeda, também têm suas galáxias satélites, orbitando as galáxias centrais como planetas em torno do Sol. Por exemplo, a nossa galáxia tem duas companheiras, as Nuvens de Magalhães, que estão a uma distância média de 300 mil anos-luz daqui. (Um ano-luz equivale a aproximadamente 10 trilhões de quilômetros.) As galáxias também gostam de se agrupar, formando aglomerados cuja dinâmica é caracterizada por um movimento orbital em torno do centro de massa, obtido a partir de uma espécie de média ponderada das várias galáxias no aglomerado.

Antes que o leitor fique tonto com tanto giro, faço uma observação que parece, ao menos hoje em dia, óbvia. O fato de o mesmo padrão reaparecer em tantas escalas diferentes -deixando o átomo de lado e se concentrando em astronomia- está nos dizendo algo de fundamental sobre esses objetos e a força que domina sua dinâmica, ou seja, a gravidade. Mas o quê? No século 18, o filósofo alemão Immanuel Kant sugeriu algo que, na época, parecia ser completamente inusitado: essa repetição do mesmo padrão, disse ele, é consequência do processo de formação desses vários sistemas, que também se repete das menores (planetas e suas luas) às maiores (galáxias) escalas. O mais incrível dessa proposta de Kant é que, na época, não se sabia que existiam outras galáxias; apenas em 1924 o astrônomo norte-americano Edwin Hubble demonstrou de forma conclusiva que o Universo é povoado por inúmeras (bilhões) galáxias, cada uma com seus milhões (para as anãs) ou bilhões de estrelas. Portanto, Kant intuiu a estrutura de um Universo que ninguém pôde confirmar por mais de cem anos.

Vamos voltar à escala humana e examinar outro padrão, talvez mais ameno à investigação científica do que a órbita dos sexos e das mariposas. Olhe para o seu corpo e para uma árvore na rua. O que você vê? Um tronco central, que se divide em troncos secundários, que se dividem em outros troncos ainda menores. O mesmo ocorre com rios: um rio maior, que se divide em tributários menores e estes em outros ainda menores, e assim por diante. O mesmo com o sistema circulatório, ou com os neurônios no cérebro. O que determina esse padrão? Otimização da distribuição da substância sendo transportada, do sangue e da seiva à água e aos impulsos elétricos. Essa hierarquia de troncos que se bifurcam leva à quantidade ideal da substância sendo transportada, usando o mínimo possível de energia.

Nós vivemos em um Universo onde a frequência com que certos padrões aparecem é consequência de processos de otimização ocorrendo em todas as escalas. O objetivo final de cada um desses sistemas, dos neurônios às árvores, aos planetas e às galáxias, é realizar uma tarefa usando o mínimo possível de recursos, garantindo assim a longevidade do sistema. Sem dúvida, a Natureza é sábia.

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