Inteligência, evolução e vida extraterrestre

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Os seres humanos parecem estar convictos de que são o clímax da sofisticação biológica, os reis únicos e absolutos dos animais. Qualquer outra forma de vida seria necessariamente inferior, ao menos neste planeta. É curiosa essa confiança toda, já que, fisicamente, os humanos são extremamente frágeis: não possuem pêlos no corpo para protegê-los do frio, nem dentes ou garras fortes o suficiente para se defender dos predadores, nem barbatanas para nadar rápido, nem músculos para correr longas distâncias ou a altas velocidades.

Essa confiança vem exclusivamente do privilegiado cérebro dentro de nossas cabeças. Não passamos frio porque sabemos fazer fogo e nos vestir com casacos. Se não temos dentes e garras, construímos armas e armaduras. Se não temos barbatanas, construímos barcos, remos e velas. E, se somos lentos, domesticamos cavalos e camelos e construímos carruagens, trens e carros. A criatividade humana é o que garante a sobrevivência da espécie no planeta.

Não há dúvida de que uma espécie inteligente, se estiver sozinha em um ecossistema, irá dominar as outras espécies. (Possivelmente, apenas uma espécie inteligente pode sobreviver, após destruir a outra.) Esse fato leva à conclusão precipitada de que a inteligência é uma consequência natural da evolução das espécies: dado tempo suficiente, espécies ficarão cada vez mais inteligentes até que uma delas seja inteligente o bastante para dominar todas as outras e, de certa forma, controlar o processo evolutivo. A grande diferença entre os humanos e as outras espécies é que nós não estamos completamente à mercê da natureza. E ai daquele animal que nos ameaçar, como comprova o enorme número de espécies extintas por nossas mãos ou lançadas à beira da extinção.

Esse argumento, de que a inteligência é o ápice da cadeia evolutiva, leva também à crença de muitos na existência de vida extraterrestre inteligente. Afinal, se dado tempo suficiente a vida inteligente desenvolveu-se na Terra, por que não em outros planetas?

É plausível supor que as mesmas leis de seleção natural aplicáveis aqui sejam aplicáveis em outros planetas espalhados pelo cosmo. Devemos distinguir entre vida extraterrestre e vida extraterrestre inteligente. Inteligente, aqui, significa uma espécie capaz de desenvolver tecnologias que representem um certo grau de controle sobre a natureza. (Um "certo grau" porque, contra certos fenômenos naturais, como terremotos, erupções vulcânicas, maremotos, colisões com objetos celestes e outros, continuamos sendo praticamente indefesos.) Será que o Universo está cheio de outras civilizações, provavelmente muito mais inteligentes do que a civilização humana?

Uma resposta final para essa questão só será dada quando estabelecermos (ou não) contato com civilizações extraterrestres. Como isso ainda não ocorreu (relatos sobre Ovnis à parte), temos de refletir usando o único exemplo que temos, o exemplo terrestre.

Essa é uma situação delicada. Como dizia o astrônomo e divulgador de ciência norte-americano Carl Sagan (1934-1996), a ausência de evidência não implica a evidência de ausência: o fato de ainda não havermos estabelecido a existência de civilizações extraterrestres não significa necessariamente que elas não existam. Por outro lado, uma reflexão cuidadosa sobre a história da vida no planeta Terra leva à conclusão de que o aparecimento da inteligência por aqui foi resultado de uma série de acidentes, cuja reprodução em outro mundo é altamente improvável.
Há 65 milhões de anos, os dinossauros reinavam supremos sobre a Terra. Os mamíferos eram seres insignificantes, semelhantes a pequenos roedores, subjugados pelos sáurios. Até que, um belo dia, um asteróide de dez quilômetros de diâmetro caiu sobre o golfo do México, causando uma devastação catastrófica que, afirmam hoje os paleontólogos, dizimou os dinossauros.

Os mamíferos aproveitaram a deixa e passaram a evoluir rapidamente, até aparecerem os primeiros hominídeos, primatas ancestrais da nossa espécie, há 4 ou 5 milhões de anos -a data do surgimento desse grupo de primatas também é debatida. Sem a colisão e sem as inúmeras mutações genéticas que foram metamorfoseando os mamíferos, a inteligência não teria surgido aqui.

Os dinossauros não tinham nada de inteligentes e dominaram o planeta por centenas de milhões de anos. Inteligência não é um produto necessário da seleção natural. Portanto, não é nada claro que o Universo esteja repleto de outras civilizações inteligentes. O que não significa que nós sejamos os únicos. Afinal, nada mais perigoso do que supor a supremacia humana em um cosmo que permanece repleto de mistérios, apesar de nossa criatividade.

Reflexões sobre o nada

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Hoje eu gostaria de refletir sobre nada. Ou melhor, sobre o nada. Parece brincadeira, mas o nada é extremamente importante na ciência. Entender o nada não é nada fácil. Em uma "Micro/Macro" antiga, do dia 15 de fevereiro de 1998, escrevi sobre a história do conceito do nada na física. Os pensadores gregos da Antiguidade já haviam debatido o problema, com conclusões completamente opostas.

Enquanto alguns, como os atomistas, diziam que o nada era fundamental, que ele existia em pé de igualdade com a matéria que o preenche, outros, como Parmênides e Aristóteles, desprezavam o nada. Para eles, o cosmo deveria ser "pleno", cheio de uma substância etérea e imponderável. O nada desapareceu e reapareceu diversas vezes na história da física, sempre com relação à questão do que preenche o espaço. Será que o vazio existe, no fim das contas?
A física moderna está passando por momentos difíceis, de crise conceitual. Isso não é necessariamente algo ruim. Sem crise, a ciência não avança. Sem conflitos de opinião não podemos desenvolver novas idéias. O consenso é inerte. Pois bem, existem duas grandes visões em jogo, a do mundo microscópico da partículas, os tijolos fundamentais da matéria, e a do Universo como um todo, a cosmologia. Hoje, sabemos que o micro não pode ser estudado sem o macro, o que, aliás, justifica o nome desta coluna semanal. Isso por que as duas teorias que descrevem o mundo do muito pequeno e o Universo, a teoria quântica e o modelo do Big Bang, precisam uma da outra. Não é difícil entender por quê.

O modelo do Big Bang diz que o Universo iniciou a sua história há aproximadamente 14 bilhões de anos, a partir de um estado inicial extremamente quente e denso. Sob essas condições não existiam moléculas, átomos ou mesmo núcleos atômicos. As energias eram tão gigantescas que era impossível que duas partículas pudessem se atrair a ponto de formar estruturas coesas, como um núcleo (prótons e nêutrons) ou um átomo (núcleos e elétrons). Bem no início, nem sequer os prótons e os nêutrons podiam se formar, a partir da reunião de três quarks, partículas mínimas que formam os componentes do núcleo atômico.

Portanto, nos primórdios da história do Universo, a matéria estava decomposta em seus constituintes mais fundamentais. O problema aparece quando entendemos que, em cosmologia, qualquer tipo de energia contribui para a evolução do Universo. E, segundo a física das partículas elementares, até mesmo o vazio tem energia. As consequências da energia do vazio são catastróficas para a cosmologia.

O que é essa energia do vazio, ou do vácuo? Basicamente, no mundo das partículas nada pode parar. Existe sempre um movimento residual, que, como todo movimento, tem uma energia associada. Daí que é impossível extrair energia de um sistema de partículas (o que, por exemplo, fazemos ao congelar algo) até que a sua energia seja zero. Essa energia do vácuo é um dos grandes mistérios da física moderna. Sabemos que ela existe, mas, se usarmos os métodos tradicionais para calculá-la, o seu valor seria gigantesco, muito maior do que o aceitável. Em cosmologia, o seu efeito é acelerar absurdamente a expansão do Universo, transformando-o em um lugar muito mais vazio do que ele é.

Claramente, algo está errado com esse cálculo tradicional da energia do vácuo. Só que não sabemos o quê. Na prática, supomos que, se fizermos as contas certas, a energia do vácuo deveria ser zero. Mesmo que essa não seja uma solução extremamente elegante, ela funcionou durante décadas. Mas, em 1998 (é por isso que revisito essa questão), astrônomos descobriram que o Universo, afinal, está em expansão acelerada. Ou seja, aparentemente existe mesmo uma energia do vácuo, ou algo que funciona da mesma forma, alimentando a aceleração cósmica, uma espécie de antigravidade. O problema é que essa energia do vácuo é muito, mas muito menor do que a prevista pelos cálculos da física de partículas. Se antes não sabíamos por que o número era tão grande, agora não sabemos por que o número é tão pequeno. O vazio continua nos passando a perna.

Essa crise é extremamente bem-vinda. Ela mostra, de forma direta, a relação entre o micro e o macro, como a física do muito pequeno influencia a física do muito grande e vice-versa. Essa nova reflexão sobre o vazio está sendo alimentada por observações astronômicas, e não por experiências envolvendo partículas. O que me lembra um pouco Aristóteles. Ele dizia que o cosmo está cheio de éter, a quintessência, a matéria que preenche o vazio. Aparentemente, nós descobrimos a quintessência. De onde ela vem ou quais as suas propriedades ainda não sabemos. Mas saber que ela existe é melhor do que nada.

Ameaças celestes

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

No dia 19 de março, a agência de notícias norte-americana CNN anunciou: "Ufa! Asteróide quase atinge a Terra de surpresa". O bólido celeste, cujo nome é asteróide 2002 EM7, só foi percebido após passar a uma distância de 461 mil quilômetros do planeta, o que equivale a 1,2 vez a distância até a Lua. Parece até muita coisa, mas, em termos astronômicos, podemos dizer que o asteróide passou de raspão por aqui.

Que os céus são ameaçadores não é novidade. Os leitores familiarizados com o Apocalipse, o último livro do Novo Testamento, podem identificar várias passagens nas quais objetos caem dos céus trazendo caos e destruição à Terra.

Essas passagens não vieram do acaso, mas do acúmulo de observações passadas de pessoas que presenciaram a queda de meteoritos ou a aparição, então inexplicável, de cometas. No meu livro "O Fim da Terra e do Céu", exploro a influência desses relatos apocalípticos no desenvolvimento da astronomia.

Em uma das minhas imagens favoritas, após o terceiro anjo soar a sua trombeta, "caiu do céu uma grande estrela, ardendo como uma tocha. E caiu sobre a terça parte dos rios e sobre as fontes" (Apocalipse, 8,10).

De certa forma, os astrônomos de hoje vestem os trajes dos antigos profetas, alertando para os perigos que vêm dos céus. É fácil, diante de nossa perspectiva moderna e secular, deixar de lado essas imagens de bólidos celestes caindo sobre a Terra como sendo fenômenos extremamente raros, tão raros que não devemos nos preocupar muito com eles.

Sem querer parecer alarmista (mas parecendo), eu vejo essas ameaças celestes com bastante seriedade. De fato, a possibilidade de uma colisão de um asteróide ou cometa com a Terra é bastante pequena. Alguém a comparou com a probabilidade de uma pessoa ser atingida por um raio. Não acredito que a comparação faça muito sentido, pois não temos dados suficientes para calcular a probabilidade de uma colisão: os cálculos atuais dependem de levantamentos de colisões passadas na Terra e na Lua, cuja precisão é duvidosa. De qualquer modo, pessoas são atingidas por raios e asteróides chocam-se com planetas. É importante olhar para os céus com respeito.

Voltando ao asteróide 2002 EM7, seu diâmetro, de 70 metros, é maior do que o do bólido que provocou o famoso "evento em Tunguska", uma região da Sibéria que, no dia 30 de junho de 1908, recebeu uma visita de surpresa que devastou uma área de 2.100 quilômetros quadrados de floresta.

Aparentemente, o visitante foi um cometa que explodiu a oito quilômetros de altitude, liberando a energia de várias megatoneladas de TNT, equivalentes a mil bombas de Hiroshima. Caso o bólido tivesse explodido sobre uma região urbana, as consequências teriam sido terríveis. Cientistas calculam que o asteróide 2002 EM7 poderia ter devastado uma região equivalente à Grande São Paulo.

Antes que o leitor saia correndo pelas ruas gritando "O fim está próximo!", devo reiterar que, de fato, a probabilidade de um asteróide de pequeno porte (menos de 500 metros de diâmetro) cair ou explodir sobre uma região urbana é mesmo muito remota. (A queda sobre oceanos pode ser problemática, já que ela provocaria maremotos enormes, que arrasariam regiões costeiras.)
Mas a possibilidade existe, levantando a questão do que pode ser feito. Por exemplo, o asteróide 2002 EM7 passou despercebido porque a sua trajetória estava alinhada na direção do Sol, tornando quase impossível detectá-lo com telescópios. Seria como ver uma mosca olhando contra um holofote situado a quilômetros de distância.

Com tantos problemas sociais aqui na Terra, fica difícil olharmos para os céus com seriedade. Mais difícil ainda é alocar recursos para que se possa fazer um levantamento detalhado dos asteróides em nossa vizinhança cósmica, de modo a isolarmos aqueles que possam vir a se tornar visitantes indesejáveis.

Cometas também podem ser identificados, mas, em geral, apenas com um ou dois anos de aviso prévio, o que não é muito. Com bólidos celestes, quanto mais cedo soubermos do perigo, melhor. Os dinossauros foram extintos há 65 milhões de anos devido à colisão de um asteróide de dez quilômetros de diâmetro, uma categoria que chamamos de assassino planetário. Espero que sejamos de fato mais inteligentes do que os pobres sáurios e passemos a tomar essas passagens de "raspão" como um aviso prévio, tal qual a trombeta do anjo.

Catedrais e linhas de montagem

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Os gregos da Antiguidade já se encontravam divididos com relação às duas faces da ciência, a pura e a aplicada. Platão, por exemplo, desprezava os artesãos frente aos geômetras, dizendo que os primeiros faziam as coisas sem entender o seu funcionamento, apenas repetindo técnicas ensinadas pelos seus mestres, também artesãos.

Ele ia além, dizendo que o que enaltece o homem é o uso da razão, especialmente quando essa é aplicada ao mundo das idéias puras, sem preocupações com aplicações mundanas. Aristóteles costumava soar a mesma trombeta, dizendo que o estudo das coisas aplicadas era menos importante do que aquele das coisas mais nobres, como o arranjo do mundo e o seu funcionamento.

Até mesmo Arquimedes, que além de ser um dos maiores matemáticos da Antiguidade era também um grande inventor, desprezava o trabalho técnico daqueles que não tinham preocupações mais profundas sobre a estrutura do cosmo. Imagino que ele via o seu trabalho mais aplicado, cujas catapultas e sistemas de polias foram críticas na defesa da cidade de Siracusa, na Itália, como um mal necessário.

Essas duas visões da ciência são as vezes comparadas com catedrais e linhas de montagem. Dentro dessa analogia, catedrais são vistas como obras que não têm um propósito prático imediato, servindo apenas como veículo de transcendência espiritual, enquanto as linhas de montagem se prestam apenas à construção de objetos e artigos cujo uso, em geral, não cria conhecimento. Ou seja, conhecimento vem exclusivamente da ciência pura, enquanto a ciência aplicada apenas gera novas tecnologias.

A meu ver, tanto a divisão polarizada da ciência entre "pura" e "aplicada", quanto a comparação dessas suas duas características a catedrais e linhas de montagem são absurdas. Primeiro, catedrais tinham um uso prático (entre outros) que era estimular o turismo da região. Uma catedral atraía peregrinos e visitantes de várias partes da Europa, enriquecendo a economia local, incluindo, claro, a igreja. Mas, nessa analogia, a imagem da catedral é usada em seu sentido abstrato, de que a ciência pura não tem como objetivo a construção de objetos ou invenções de caráter prático, sendo dedicada apenas ao estudo do funcionamento da natureza em seu nível mais profundo. Já a ciência aplicada não se interessa por questões mais profundas, dedicando-se apenas a aplicações de conceitos científicos na construção de novas tecnologias. Na prática, o funcionamento da ciência e seu relacionamento com a tecnologia é muito mais complexo e não se presta a simples polarizações. Talvez os cientistas sejam mais puros ou aplicados do que a ciência. Existem casos extremos, como físicos interessados na construção de uma teoria quântica da gravidade, ou aqueles estudando as propriedades mecânicas de ligas materiais, onde fica mesmo difícil imaginar (ao menos no momento) aplicações práticas vindas dos primeiros ou descobertas conceituais profundas dos segundos. Mesmo assim, a polarização me parece forçada.

É impossível traçar a evolução histórica da ciência focando apenas seus aspectos mais puros ou aqueles mais aplicados. Isso porque, em muitos casos, grandes revoluções conceituais se deram justamente devido ao aparecimento de novas tecnologias. A profunda revolução que ocorreu na Renascença, que provocou a substituição de um cosmo geocêntrico (a Terra no centro) por um cosmo heliocêntrico (o Sol no centro), se deu em grande parte devido à construção de diversos instrumentos de medida astronômicos de grande precisão, principalmente pelo astrônomo Tycho Brahe, e pelo aperfeiçoamento do telescópio, por Galileu. Munido de dados obtidos com esses instrumentos, o alemão Johannes Kepler elaborou em detalhe a teoria heliocêntrica proposta por Copérnico em 1543, indo muito além dela. O avanço na nossa compreensão da física das estrelas e da cosmologia se deu em grande parte devido à invenção da fotografia no século 19. Como último exemplo, a revolução na compreensão do átomo, a mecânica quântica, se deu devido ao desenvolvimento de várias técnicas experimentais que levaram a resultados que não podiam ser explicados pela física clássica do século 19: a revolução conceitual foi forçada pelo laboratório. A ciência nasce do casamento das descobertas conceituais com as invenções práticas, uma alimentando a outra, formando um todo indissolúvel. Mas, como em todo o casamento, sempre haverá épocas de crise.

Universos em ebulição

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

No final de março, participei de uma conferência homenageando os 90 anos do físico americano John Archibald Wheeler, à qual estiveram presentes físicos das diversas áreas que foram enriquecidas pela sua inspiração quase mágica. Wheeler foi um dos físicos mais importantes do século passado. Suas descobertas tiveram um papel fundamental no desenvolvimento da física nuclear (inclusive no projeto Manhattan, que construiu a bomba atômica), nas aplicações da teoria da relatividade de Einstein a buracos negros (foi ele quem inventou o famoso termo) e na chamada cosmologia quântica, que visa construir um modelo matemático da origem do Universo, fundindo a teoria da relatividade e a mecânica quântica, que estuda os átomos e as partículas subatômicas.

Dentre os vários temas discutidos, e teremos a oportunidade de visitar alguns deles nas próximas "Micro/Macro", um que despertou grande interesse foi justamente a origem do Universo. O que não é muito surpreendente. Eu costumo dizer que existem três grandes problemas em ciência que cativam a imaginação não só dos cientistas, mas também do público em geral: os problemas das três origens, a do Universo, a da vida e a da mente. (Eles não são os únicos, mas, certamente, estão entre os mais populares.)

Essas são questões que fazem parte da história da humanidade desde os primórdios da civilização, nossas angustiadas tentativas de compreender um cosmo que parece ao mesmo tempo ameaçador e aconchegante, criador e destruidor. Conforme diria John Wheeler, em uma de suas RBQs (Questões Realmente Importantes, na sigla em inglês), "Por que a existência?"
Um dos modelos mais aceitos não propriamente da "origem" do Universo, mas do que ocorreu muito próximo dela, é conhecido como Universo inflacionário. Segundo esse modelo, os primeiros instantes de existência do cosmo se distinguiram pela sua simplicidade. Existiam essencialmente apenas o espaço e o tempo e o que nós chamamos de um campo escalar, a forma mais elementar de matéria. Outras formas de matéria estavam presentes, mas eram menos importantes do que o campo escalar.

Sei que é estranho falar em matéria e campos. O que é um campo e o que ele tem a ver com matéria? Se nos concentramos em três dimensões espaciais, como a superfície de uma mesa, podemos imaginar um campo escalar como uma superfície elástica, capaz de se deformar aqui e ali, dependendo da concentração de energia em seus diversos pontos. Se associarmos uma altura a cada ponto da superfície, essa altura será o valor do campo escalar naquele ponto. Por exemplo, imagine as ondulações criadas ao jogarmos uma pedra na superfície de um lago; cada ponto da superfície terá um número associado a ele, a altura da água. Existem outros tipos de campo, mas o campo escalar basta para descrevermos o Universo inflacionário. As flutuações de energia no campo são associadas a partículas de matéria.

Precisamos de mais dois ingredientes. O primeiro é explicar o que ocorria com o campo escalar nos primórdios cósmicos. Segundo a teoria, esse campo tinha inicialmente muita energia acumulada. Essa energia teve um enorme impacto sobre a evolução inicial do Universo; segundo a relatividade, energia e matéria influenciam a geometria do espaço. No caso do campo escalar, seu efeito foi o de expandir rapidamente a geometria do Universo, como a superfície de um balão sendo inflado. Essa expansão acelerada é chamada de inflação, justificando o nome "Universo inflacionário". As regiões do cosmo onde o campo escalar tinha uma quantidade apreciável de energia inflaram muito, criando uma estrutura espacial bizarra, que pode ser visualizada como uma superfície elástica de onde brotam protuberâncias aqui e ali.

O principal proponente dessa versão do Universo inflacionário (existem várias), o russo Andrei Linde, vai mais além. Segundo ele, nós vivemos em uma dessas erupções, uma dentre incontáveis outras que borbulham incessantemente em um "multiverso" infinito e eterno. Nosso Universo não passa de uma flutuação que deu certo, que foi capaz de crescer o suficiente e durante tempo suficiente para gerar estruturas materiais complexas, de átomos a estrelas, lagostas e pessoas. Segundo essa visão, a nossa origem é apenas uma entre infinitas outras, sem importância maior em um multiverso que existirá para sempre. Não sabemos se essa teoria está certa ou não. Não é nem claro se ela poderá ser comprovada; mas a sua criatividade é inegável, digna de um lugar de honra junto aos vários mitos de criação propostos no decorrer da história.

Matéria confronta antimatéria

O escritor Milan Kundera afirmou que as perguntas mais fundamentais são aquelas que uma criança faz, simples e sem respostas. Segundo ele, são essas as perguntas que definem os limites do conhecimento, da nossa humanidade. Se a única motivação que temos é a absoluta necessidade de respondê-las, a busca será talvez fútil. A meu ver, quando nos deparamos com perguntas que aparentemente não têm resposta, devemos continuar a tentar respondê-las, conscientes de que não existe apenas a resposta final, mas várias que vão sendo achadas pelo caminho.

Uma dessas perguntas que as crianças fazem é de onde vem tudo o que existe. No decorrer da história da humanidade, inúmeras religiões ofereceram diversas respostas a essa pergunta, desde a ação divina, resposta mais familiar no Ocidente, até a origem de tudo a partir do nada absoluto, sem uma intervenção divina, conforme acredita o povo maori, da Nova Zelândia. Essa mesma pergunta, como não poderia deixar de ser, ocupa um lugar central na cosmologia moderna, a parte da física que estuda a origem e a evolução do Universo.

O fato de a cosmologia, ciência quantitativa firmemente baseada na formulação de leis matemáticas e na confirmação empírica dessas leis, também procurar responder a essa pergunta é muito importante. Ele prova como a ciência faz parte dos questionamentos mais profundos do homem, como ela também participa do processo que define os nossos limites. Dito isso, que respostas temos hoje para a questão da origem da matéria?

Segundo a física de altas energias, que descreve o comportamento das partículas elementares, toda partícula de matéria tem uma companheira de antimatéria. A diferença principal entre as duas é a carga elétrica, que é oposta. Por exemplo, a antipartícula do elétron (que tem carga negativa) é o pósitron, que tem carga positiva. O leitor sabe, porém, que não vemos pessoas ou carros feitos de antimatéria. Ainda bem. Quando matéria se encontra com antimatéria, ambas se desintegram em radiação eletromagnética. Portanto, se existisse tanta matéria quanto antimatéria, o Universo seria um grande oceano de radiação, sem estruturas materiais complexas.

Inúmeras observações astronômicas confirmam que a antimatéria é praticamente inexistente no Universo. Algo deve ter ocorrido durante a sua história de modo a selecionar o excesso de matéria sobre antimatéria. Aqui entram várias possibilidades, modelos propostos por cosmólogos (inclusive este que lhes escreve) para explicar de alguma forma plausível essa assimetria cósmica. Essas são as pequenas respostas, os passos que damos em direção a uma resposta que, espero, não seja intangível. Talvez entender por que existe mais matéria do que antimatéria seja mais fácil do que procurar saber qual é a origem de tudo.

Quando o Universo tinha em torno de um trilionésimo de segundo de existência, ele passou por um processo dramático. Antes disso, as forças da radioatividade e do eletromagnetismo eram descritas conjuntamente, a partir de uma única força. Dizemos que elas eram unificadas. Nessa fase, matéria e antimatéria coexistiam em pé de igualdade. Após essa fase, as forças se separaram e ficaram como as que vemos hoje. Segundo os modelos mais aceitos, foi esse processo de separação das forças que propiciou o excesso de matéria sobre antimatéria.
Quando a água congela, ela o faz a partir de um pequeno núcleo que vai crescendo até que todo o volume seja convertido de líquido em sólido. Suponha que esse núcleo seja uma bolha que vai crescendo. A separação entre as duas forças é semelhante ao congelamento da água. Na região equivalente à fase líquida (do lado de fora da bolha), as duas forças são unificadas; na região equivalente à fase sólida (dentro da bolha imaginária), as forças são distintas.

Imagine, então, uma bolha crescendo no Universo primordial. Quanto mais ela cresce, maior o volume da fase em que matéria se distingue da antimatéria. O interessante é que a parede da bolha funciona como um filtro para as partículas de antimatéria: só passam para dentro da bolha as partículas de matéria. Portanto, na separação entre as duas forças, só sobraram as partículas de matéria que vemos no Universo tal qual ele é hoje. Essa pode não ser a resposta final. Mas, provavelmente, ela envolverá alguns elementos dessas idéias.

Horror à ciência

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Imagino que o leitor se interesse por ciência. Caso contrário, por que estaria lendo esta coluna? Pois nós, você e eu, pertencemos a uma minoria. Crescente, mas ainda uma minoria.

Infelizmente, pouca gente percebe a importância da ciência em sua vida. Existe a influência mais explícita, ligada às inúmeras tecnologias que definem o estilo de vida da sociedade moderna. O que seria da vida sem carros, telefones celulares e computadores cada vez mais rápidos e fáceis de usar? (Hoje, me abstenho de discutir a questão de como a afluência econômica determina o papel prevalente da tecnologia na sociedade. Tecnologia custa caro.)

Essas tecnologias que parecem surgir do nada são, na verdade, produto de anos de pesquisa, nos quais físicos, químicos e engenheiros tentam desenvolver materiais e produtos capazes de satisfazer uma demanda sem fim por mais velocidade e conveniência. Seria difícil imaginar uma volta ao passado. Quando eu era criança nos anos 60, ainda não existia TV em cores no Brasil, computadores pessoais ou videogames. Para um adolescente de hoje, a vida sem esses produtos seria absurda. Mas, tanto para a maioria dos adolescentes de hoje como para aqueles dos anos 60, a aula de ciência "é sacal", "perda de tempo". Por quê?

Eu não poderia deixar a medicina de lado. A expectativa de vida dobrou durante o século 20. E, certamente, se não dobrar, irá aumentar e muito no século 21. (Eu fico torcendo para isso.) Discute-se até o controle do envelhecimento celular, no qual os processos bioquímicos que determinam a deterioração da célula são desacelerados geneticamente, de modo que 20 anos de envelhecimento hoje corresponderiam a cinco anos no futuro. Outra possibilidade é uma espécie de imortalidade genética, onde os seus genes são preservados e o seu corpo, reclonado indefinidamente. Claro, o seu clone não é você, pois ele não terá as mesmas memórias. Mas até essa barreira poderá ser superada. Em princípio (muito em princípio), finalmente será possível reproduzir não só o seu corpo mas, também, a sua mente. Aí sim, a cópia será idêntica ao original.

Essa revolução da medicina, baseada em uma dupla revolução na genética e nas ciências cognitivas, está mais próxima do que imaginamos. O cenário pessimista descrito no filme "Inteligência Artificial", de Steven Spielberg, não veio de pura ficção, mas de questões em debate hoje em laboratórios e conferências científicas no Brasil e no resto do mundo. É possível contemplar um futuro no qual a sofisticação dos materiais e da bioeletrônica será tamanha que robôs se comportarão como seres humanos. Aliás, os robôs serão tão mais sofisticados do que nós que a nossa própria existência estará ameaçada; nós nos tornaremos supérfluos, à mercê de nossas criações, mais fortes e mais inteligentes do que nós.

Essa ciência assusta. Ainda mais se parece acontecer como por mágica, em laboratórios clandestinos controlados por cientistas seduzidos pela fama e manipulados por capitalistas interessados apenas no balanço final de suas empresas ou por militares obcecados por poder.

Nas mãos da ignorância, a ciência é rapidamente transformada em um monstro, causando um conflito estranho nas pessoas: por um lado, a sociedade é cada vez mais dependente das várias amenidades e confortos da vida moderna, das promessas de uma vida ainda melhor no futuro devido à incessante marcha da ciência. Por outro lado, a ciência também ameaça, cria armas de destruição global e local, podendo até comprometer a nossa posição como a espécie dominante na Terra. Pode-se até especular que a missão evolutiva da espécie humana seja criar uma nova espécie, de híbridos bioletrônicos que, mais dia, menos dia, acabarão por nos suplantar.

A ignorância gera o medo. Os monstros mudam, mas a reação é a mesma: tememos aquilo que não conhecemos ou que não podemos controlar. É aqui que entra a educação científica, elucidando, guiando, instruindo o cidadão de modo a que a ciência não seja vista como uma criatura horrorosa, um monstro com intenções destruidoras. É importante lembrar que a ciência não existe sozinha. Ela é criação nossa e somos nós, por meio de nossas escolhas dentro do processo democrático, que determinamos o que fazer com as descobertas que ocorrem nos laboratórios. O lado luz e o lado sombra da ciência são reflexos da nossa moralidade, do que a sociedade faz com o conhecimento que possui. Essa é a diferença entre o conhecimento e a sabedoria.

Vida, extinção e evolução

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É comum dizer que existe uma tensão na natureza entre tendências criadoras e destruidoras. Essa polarização é fruto de nossa percepção limitada da realidade, que tende a organizar tudo a partir de opostos: o frio e o quente, o macho e a fêmea, a luz e as trevas. A Natureza não tem uma dimensão moral, e pouco se importa com o que chamamos de criação e destruição. Dito isto, aqui estamos nós, produtos improváveis de apenas alguns bilhões de anos de evolução, seres vivos capazes de não só sobreviver em um mundo hostil mas, também, de se questionar sobre as suas próprias origens. O homem é o maior dos mistérios.

Para tentarmos entender as nossas origens, temos antes de reconstruir a história da Terra e dos seus vários habitantes que nos antecederam. Se os primeiros hominídeos apareceram há aproximadamente 3 milhões de anos, a vida pelo que determinamos hoje apareceu em torno de 3,5 bilhões de anos atrás, quando a Terra resfriou o suficiente para ter oceanos. De onde vieram as primeiras formas de vida e como elas se formaram permanecem questões em aberto.

Questões que, aliás, talvez sejam impossíveis de serem respondidas precisamente. Para tal precisaríamos de detalhes, de fósseis dos primeiros seres vivos, que podem estar perdidos para sempre.

Talvez seja mais prudente começar com questões simples, relacionadas à diversidade das formas de vida e não à sua origem. O registro fóssil da Terra mostra que a história da vida aqui é extremamente dramática; em muitos (mas não todos) casos, períodos de grande diversificação e estabilidade foram terminados por grandes extinções, nas quais uma fração alta das espécies desapareceu abruptamente e não gradualmente. A extinção dos dinossauros, que ocorreu há 65 milhões de anos, é o exemplo mais popular dessas catástrofes do passado.

Após duas décadas de muita discussão entre geólogos, palentólogos, químicos e físicos, e do acúmulo irrefutável de provas, ficou claro que a extinção dos dinossauros foi causada pelo impacto com um asteróide de aproximadamente 10 quilômetros de diâmetro, que ocorreu onde hoje é o Golfo do México. A cratera cavada pelo invasor extraterrestre tem um diâmetro de quase 200 quilômetros. Para chegar a essa conclusão foram necessárias várias pistas diferentes, deixadas pela violência do impacto: cristais de quartzo exibindo fraturas devido ao aumento absurdo de temperatura de milhares de graus e pressão milhões de vezes acima do normal; rochas desfiguradas pela energia do impacto; microesferas de vidro, criadas pelo rápido resfriamento de rochas derretidas durante o impacto; traços do elemento irídio, raríssimo na superfície da Terra, mas comum em certos asteróides; gases raros aqui na Terra, mas comuns no espaço, encontrados aprisionados dentro de certas moléculas com a estrutura de uma bola de futebol, chamadas fulerenos; traços de carvão vegetal em concentrações milhares de vezes maiores do que o normal, devido à queima de florestas inteiras.

Cito essa longa lista de provas para que o leitor fique a par de como certas conclusões são obtidas por cientistas. O trabalho de inspeção é exaustivo e a análise é quantitativa, numa combinação de lógica dedutiva e técnicas de laboratório. A idéia especulativa (a extinção causada por um impacto) é apenas o início do processo de descoberta, não o seu fim.

Recentemente, o refinamento das técnicas de análise geológica motivado pelo debate sobre os dinossauros vem gerando mais polêmica: aparentemente, uma outra extinção em massa responsável pelo desaparecimento de 90% da vida no planeta conhecida como "a grande morte", também foi causada por um impacto catastrófico com um bólido celeste. Esse evento ocorreu há 250 milhões de anos, e uma possível cratera do mesmo tamanho que a deixada no Golfo do México foi encontrada na Austrália. A conclusão ainda não é firme como com os dinossauros, mas é bastante plausível.

O que comprova a incrível versatilidade da vida. A cada impacto as formas de vida se renovam com uma intensidade impressionante, como se um caldeirão genético entrasse em ebulição juntamente com as rochas em torno do ponto de impacto. Os seres humanos, aliás, são consequência dessa renovação. Com a extinção dos dinossauros, os mamíferos, que antes eram insignificantes, tornaram-se os novos donos da bola. Em última análise, o homem é resultado de um acidente cósmico e da frenética criatividade da Natureza. O mistério permanece, mas não é inescrutável.

O grande caldeirão cósmico

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Em noites claras, sem lua, é possível ver, ao menos longe o suficiente das luzes da cidade, um tênue corredor de luz, uma mancha de poeira luminosa estendendo-se pelo céu. Essa mancha é parte da Via Láctea, galáxia que é a nossa casa cósmica. É difícil, da nossa perspectiva terrestre, ter uma idéia das dimensões da Via Láctea. Foram necessários mais de 2.000 anos de astronomia para que fosse demonstrado que ela não é a única galáxia no Universo, mas apenas uma entre centenas de bilhões de outras.

Sem dúvida, essa descoberta, atribuída ao astrônomo americano Edwin Hubble em 1924, revolucionou a visão existente até então de nosso lugar no Universo. O Universo passou a ser muito maior, um oceano vazio, pontilhado por ilhas aqui e ali, cada uma delas uma galáxia. E nós, sozinhos em uma delas, flutuando pelo espaço, nosso planeta girando em torno de uma estrela bem simples, uma entre centenas de bilhões de outras. E pensar que, até em torno de 1610, acreditava-se que a Terra fosse o centro do Universo.

Muitas pessoas que conheço, cientistas ou não, acham uma galáxia espiral como a Via Láctea um dos objetos mais belos que existem. Os braços de gás e estrelas, encurvando-se elegantemente na direção de rotação em torno de um centro luminoso, lembram a estrutura de um redemoinho em torno de uma depressão profunda, como se uma criatura estivesse sugando vorazmente a matéria que se atreveu a passar perto demais de suas garras. Essa imagem, de algo residindo no centro da galáxia, corresponde à realidade, segundo observações astronômicas recentes. O centro da galáxia, a 26 mil anos-luz da Terra, é um verdadeiro caldeirão cósmico, berçário de várias estrelas e estação final de inúmeras outras.

O grande monstro residindo no centro da galáxia é um buraco negro com uma massa gigantesca, equivalente à de 2,5 milhões de sóis. Buracos negros são os objetos mais exóticos que se conhece no Universo. Os comuns têm massas não muito maiores que a do Sol (10 ou 20 vezes maiores) e aparecem quando estrelas muito maciças deixam de gerar a radiação necessária para contrabalançar a própria gravidade. Como um balão que vai murchando (mas sem deixar o ar escapar), a estrela vai ficando cada vez menor e mais densa. E como a gravidade aumenta com a densidade do objeto, a gravidade da estrela vai crescendo cada vez mais, fazendo com que a estrela encolha progressivamente. Aí vem o problema: segundo a teoria da relatividade geral, de Einstein, a gravidade pode ser interpretada como a curvatura do espaço em torno de um corpo maciço. Portanto, quanto mais denso o corpo, maior a gravidade à sua volta e maior a curvatura do espaço à sua volta. No caso extremo de um buraco negro, a curvatura é tamanha que o espaço se fecha sobre si mesmo como uma ostra, e nada escapa de seu interior -nem mesmo a luz.

Para concluir que, de fato, um buraco negro gigante habita o centro da Via Láctea, astrônomos precisaram criar modos de "ver" o que acontece por lá sem usar a luz visível. Isso porque, como o leitor pode imaginar, é impossível ver o que ocorre no centro galáctico, pois ele é cercado por densas nuvens de gás e poeira. Felizmente, existem outros modos de ver sem utilizar a luz visível, outras formas de radiação que atravessam a densa "neblina" central. Em um incêndio, sabemos que existe uma intensa fonte de calor, mesmo que ela esteja cercada por fumaça. O calor é radiação infravermelha, invisível aos olhos mas nem por isso menos real do que a luz visível. O mesmo vale para os raios X, que podem penetrar objetos opacos à luz visível. Essas outras formas de radiação, que incluem as ondas de rádio, os raios gama e a radiação ultravioleta, também pertencem ao espectro das ondas eletromagnéticas. A astronomia moderna vê o Universo com múltiplos olhos, capazes de enxergar realidades que antes eram totalmente invisíveis.

Imagens do Observatório Espacial de Raios X Chandra revelam uma enorme atividade em torno do centro galáctico: emissões de raios X extremamente energéticas devido a mais de mil estrelas superdensas sugando a matéria de suas vizinhas; uma nuvem em torno do centro emitindo raios X menos energéticos, restos de estrelas que foram sugadas pelo buraco negro há centenas de anos, quando o seu "apetite" era maior. E a Via Láctea não é único caldeirão cósmico: cada galáxia tem o seu, com um gigantesco buraco negro em seu centro.

A teoria de tudo e a via do meio

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Reduzir para entender! Esse tem sido o brado retumbante da ciência moderna desde as suas origens no século 17, nas mãos de Galileu, Kepler, Newton e tantos outros. Newton reduziu a natureza a um imenso mecanismo constituído de massas pontuais sujeitas à ação de forças externas. A idéia de que tudo é composto por elementos menores, indivisíveis, é bem mais antiga do que a ciência moderna, datando do século 5º a.C., com Demócrito, Leucipo e outros filósofos da tradição atomista.

Sem dúvida, os átomos da ciência moderna têm pouco a ver com os átomos gregos. Mas o germe da idéia, de que é possível decodificar a complexidade da Natureza através da redução de seus sistemas em seus componentes mais básicos, permanece vivo até hoje. Há quem diga que os dias do reducionismo estejam contados. Não tomo essa posição tão extrema, mas acredito que as técnicas reducionistas não são eficazes no estudo de alguns dos problemas mais interessantes da ciência atual. É aqui que entra o que os físicos americanos Robert Laughlin e David Pines chamam de "via do meio".

Tomemos um organismo vivo, como o corpo humano. Cada órgão tem uma função bem determinada, que é desempenhada individualmente. No entanto, seja qual for a função individual do órgão em questão, ela faz parte de um conjunto de missões complementadas por outros órgãos. Se quisermos estudar a função e as propriedades de um determinado órgão, não podemos tratá-lo individualmente, mas sim como parte de um todo; um fígado isolado não vive e não desempenha as suas funções. De certa forma, um fígado isolado não é um fígado. Sua função só faz sentido quando integrada dentro do corpo humano. Se adotarmos um reducionismo extremo, temos de isolar todos os "componentes" do corpo para estudar seu funcionamento, o todo sendo igual à soma das partes. Acabamos por destruir o corpo. A vida um excelente exemplo de como o todo é muito mais do que a soma das partes.

A crítica ao reducionismo tem sido cada vez maior, especialmente na física. Um dos grande sonhos de muitos físicos é a obtenção da "teoria de tudo", um conjunto de leis fundamentais capazes de explicar todos os fenômenos naturais, da origem do Universo ao aparecimento da consciência na mente humana. Essa idéia também não é nova, sendo uma herança do pensamento de outro grego, Platão. Segundo ele, a essência de todas as coisas está no mundo das idéias e não no das sensações; o que vemos ou ouvimos pode nos iludir, mas o que existe no mundo da razão pura é perfeito. Por exemplo, a idéia de um círculo é perfeita, mas a sua representação no papel jamais o será. O sonho de construir uma teoria de tudo é a encarnação direta dessa conceituação do mundo natural, o clímax do ideal platônico de reduzir tudo a hierarquias, partindo do mais simples ao mais complexo com um único conjunto de leis.

Acredito que esse projeto, mesmo se ele vier a ser concluído um dia, será inútil na descrição de fenômenos onde comportamentos complexos surgem espontaneamente, "ordem vinda do caos".

A natureza não pode ser reconstruída exclusivamente como um desses jogos de blocos plásticos (como "legos"), em que algumas peças (as "partículas fundamentais") e alguns tipos de encaixe (as "interações fundamentais" entre essas partículas) determinam todas as estruturas possíveis. A mecânica quântica descreve muito bem o comportamento de átomos simples, com um, dois ou alguns elétrons. Mas ela é incapaz de descrever o comportamento de um átomo com 10 elétrons. O comportamento de átomos maiores tem de ser estudado por métodos aproximados, com graus variados de sucesso. Mesmo que seja verdade que tudo é composto por átomos, é impossível prever exatamente o comportamento de estruturas com muitos átomos. Mais ainda, o aumento da complexidade é acompanhado pelo aparecimento de novas leis, princípios organizadores que não podem ser previstos a partir do método reducionista. Por exemplo, se o neurônio é o "átomo" do cérebro, é impossível deduzir o funcionamento do cérebro a partir do funcionamento de um ou alguns neurônios. É em seu comportamento coletivo que os neurônios geram o que chamamos de pensamento. A busca por esses princípios organizativos é a "via do meio", ainda em sua infância, mas com um futuro muito promissor.

A origem da vida revisitada

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Tudo o que é vivo, pelo menos dentro do que nós conhecemos como o que é vivo, é composto de complicadas moléculas ricas em carbono. Durante o primeiro bilhão de anos de vida da Terra, o grau de complexidade dessas moléculas cresceu até que, em certo ponto, elas passaram a ser capazes de se replicar e de se sustentar a partir da utilização de recursos do ambiente onde existiam. Em outras palavras, o inanimado virou animado, o que era um composto de carbono passou a ser um organismo vivo, capaz de se multiplicar e de se alimentar. Essa transição é um grande mistério.

O fato de a origem da vida ser um mistério não significa que temos de criar agentes sobrenaturais para explicar o que a ciência atual ainda não explica. A nossa ignorância não deve abrir portas para a superstição, mas sim para uma intensificação de nossas pesquisas, para que possamos, eventualmente, chegar a uma explicação aceitável. A origem da vida é uma questão científica e não teológica. Sendo assim, o que podemos dizer sobre ela, baseados na ciência moderna?

Até recentemente, muitos acreditavam que a resposta para o enigma da vida já havia sido dada pela teoria da evolução de Darwin, adicionada da genética moderna. Segundo a teoria da evolução, o motor por trás da incrível variedade entre as espécies é o processo de seleção natural, onde seres vivos são mais ou menos adaptados para sobreviver em seu ambiente e sob a constante competição com outras espécies por espaço e comida. A variação dentro de uma espécie ocorre devido a possíveis mutações genéticas durante a sua reprodução. Por exemplo, duas girafas de pescoço curto geram acidentalmente (essa é a mutação) uma girafa de pescoço mais comprido. Essa girafa mutante cruza com outras girafas e passa os seus genes para outras gerações, até que mais e mais girafas de pescoço comprido vão aparecendo. Como essas girafas podem alcançar as folhas mais altas das árvores, elas podem sobreviver melhor do que as de pescoço curto. Passados milhões de anos, só sobrevivem as girafas de pescoço comprido.

Raramente uma mutação será benéfica para a sobrevivência de uma espécie. Mais ainda, essas mutações são acidentais, sem causa ou objetivo final. Elas ocorrem aleatoriamente, levando ou não a uma vantagem do mutante sobre os seus companheiros de espécie.

A teoria da evolução é extremamente eficiente na descrição de como as espécies se diversificam. Mas ela não explica o "fenômeno vida", a transição entre o inanimado e o animado a que me referi antes. Dizer que a vida aqui na Terra veio do espaço também não resolve a questão, apenas a muda de lugar. O que complica as coisas é uma lei da física conhecida como segunda lei da termodinâmica, que diz que sistemas isolados (aqueles que não podem trocar energia com o exterior) tendem a ficar cada vez mais desordenados com o passar do tempo. Existe uma quantidade, a entropia do sistema, que mede o seu grau de desordem: quanto mais desordenado um sistema, maior a sua entropia. Ora, seres vivos são sistemas extremamente complexos, parecendo violar essa lei do crescimento da entropia. Como tal manifestação de ordem pode surgir em uma região pequena do espaço (um organismo) e sobreviver durante tanto tempo? A resposta vem do fato de seres vivos não serem sistemas isolados.

Quais os princípios organizadores por trás da complexidade dos seres vivos? Existem sistemas em física e química que são extremamente ordenados, mas que surgem espontaneamente a partir de estados extremamente desorganizados. Ordem surgindo da desordem, gerando complexidade onde antes havia apenas incoerência. Esses sistemas têm duas coisas em comum: eles são capazes de interagir consigo mesmos de formas complicadas e também de trocar energia com o exterior. A interação permite que o sistema se organize: por exemplo, o vapor d'água, quando é resfriado, condensa em gotículas que, de todas as formas, "escolhem" a forma esférica. Essas gotas são estados organizados. Já a troca de energia com o exterior tem duas funções: ela fornece a energia necessária para a formação de estados organizados e, em certos casos, mantém esses estados em existência, impedindo sua degeneração em um estado final desorganizado. A vida deve vir desse surgimento espontâneo de ordem a partir da desordem, ainda misterioso, mas cada vez menos.

Vôos da imaginação científica

A física, sendo uma ciência empírica, precisa ter suas teorias testadas por experimentos e observações feitos no laboratório ou, no caso da astrofísica, por meio de telescópios e outros instrumentos usados em medidas astronômicas. Portanto, teorias só são aceitas pela comunidade quando elas sobrevivem a toda uma bateria de testes realizados independentemente por vários grupos.

Esse processo, na verdade, é contínuo. Teorias que são aceitas hoje serão consideradas incompletas no futuro, quando elas forem testadas além dos limites da tecnologia atual. Um exemplo disso é a mecânica de Newton, que descreve muito bem os movimentos que ocorrem a velocidades bem menores do que a velocidade da luz, mas que falha para velocidades "relativísticas", isto é, comparáveis à velocidade da luz. Isso só ficou claro quando, no século passado, foi possível revelar os limites da mecânica newtoniana usando tecnologias que não existiam nos séculos anteriores.

O interessante é o que acontece quando temos teorias aparentemente saudáveis, mas que ainda não podem ser testadas empiricamente, em geral devido a limitações tecnológicas. É justamente nesse espaço entre a especulação teórica e o que é testável que brotam novas idéias em ciência. Pode-se até dizer que esse é o espaço em que vive a imaginação científica, onde cientistas, munidos de intuição e técnicas matemáticas, criam mundos imaginários que podem ou não corresponder à nossa realidade. Quanto mais longa a espera por dados empíricos, mais altos os vôos da imaginação científica, mais audazes as especulações e, consequentemente, maior a queda.

Essa é a situação atual da física das partículas elementares, dedicada ao estudo dos componentes mais fundamentais da matéria, como os elétrons e os quarks, as partículas que compõem os familiares prótons e nêutrons. Tudo o que se sabe sobre as partículas fundamentais e as suas interações entre si está resumido no chamado modelo padrão, que explica, com enorme sucesso, as propriedades e interações dessas partículas até energias centenas de milhares de vezes maiores do que as energias nucleares. Isso é, sem dúvida, um enorme triunfo da física moderna, que merece ser celebrado.

Para testar o modelo padrão, foi necessária a construção de máquinas extremamente complexas, com custos de bilhões de dólares, como as que existem nos EUA e na Suíça. Para quem acha um absurdo gastar essa quantia com ciência, é bom lembrar que apenas um bombardeiro B-2 da Força Aérea dos Estados Unidos custa mais de US$ 1 bilhão.

O problema é que o modelo padrão tem sérias limitações. A maioria dos físicos acredita que exista uma outra realidade além dele, que só será revelada quando alguém testar a interação entre as partículas a energias ainda mais altas do que as possíveis com a tecnologia atual. É aqui que entram as várias especulações teóricas, que tentam preencher as lacunas do modelo padrão.

Uma delas, a mais popular, tem o nome de supersimetria. Uma de suas várias vantagens é prever que as três forças fundamentais que regem as interações entre as partículas (a eletromagnética e as forças nucleares forte e fraca) serão unificadas a energias trilhões de vezes maiores do que as energias testáveis atualmente.

A teoria supersimétrica é extremamente elegante e promissora. Porém, uma de suas previsões é dobrar o número existente de partículas elementares, criando uma espécie de "mundo sombra", onde cada partícula de matéria teria o seu par: o elétron teria o "selétron", os quarks teriam os "squarks" etc.

Até agora, ainda não se observou nenhuma dessas parceiras supersimétricas, embora elas estejam sendo avidamente procuradas (no final de janeiro, o acelerador de partículas do Laboratório Nacional Fermi, o Fermilab, perto da cidade americana de Chicago, concluiu três anos de busca com resultado negativo). Isso não significa que a supersimetria esteja errada, ao menos por enquanto. É possível que as parceiras supersimétricas sejam muito mais pesadas do que as partículas normais, sendo, portanto, indetectáveis nos aceleradores atuais.

Como toda teoria bem arquitetada, a supersimetria também tem limites. O teste final virá em 2007, quando um acelerador em construção na Suíça será capaz de criar as partículas supersimétricas, caso elas existam. Caso contrário, o mundo será menos elegante, e outra teoria talvez ainda mais audaz terá de explicar as limitações do modelo padrão. Mas, ao menos, nós saberemos disso.

Ciência pós-moderna

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O poeta romântico britânico John Keats (1795-1821), numa clara demonstração de seu desprezo pela ciência, acusou seu conterrâneo Isaac Newton (1642-1727) de destruir a beleza de um arco-íris ao explicá-lo quantitativamente a partir de equações da física. Keats, como todos os românticos, estava respondendo à preponderância do racionalismo na intelectualidade européia do início do século 19, tentando resgatar um lirismo que eles acreditavam perdido em meio a tantas fórmulas e leis matemáticas. Ao rotular a ciência de fria e destituída de beleza, Keats e seus companheiros revelaram a sua incompreensão do que realmente ela é e de como funciona.

Para aqueles que tentam desvendar os mistérios da Natureza pela razão, nada poderia ser mais belo e gratificante do que uma revelação, por menor que seja, dos mecanismos secretos que controlam o funcionamento do cosmo. Se o poeta descreve com palavras as suas emoções ao ver um arco-íris, os cientistas as descrevem com matemática e lógica. A motivação de ambos é trazer algo do mundo para a sociedade, algo capaz de adicionar novas perspectivas às nossas vidas. Mas o arco-íris é o mesmo, seja ele revelado por palavras ou equações. E é belo tanto em letras quanto em números.

Essa confusão entre o que é a ciência e de qual é a sua linguagem não é nada nova e também não é restrita aos meios não especializados. O físico e escritor britânico C.P. Snow escreveu um ensaio no final dos anos 50 intitulado "As Duas Culturas", no qual expõe o grande vão que existia (e existe) entre as ciências e os "intelectuais humanistas", como por exemplo aqueles que escrevem ensaios críticos sobre literatura, psicanálise e sociologia. Segundo Snow, a rixa entre essas duas culturas está levando a uma divisão cada vez maior da sociedade, onde cientistas e intelectuais tornam-se mais herméticos e entrincheirados, uns críticos da missão dos outros, num cabo de guerra que acaba por fossilizar a ambos. Talvez essa rixa entre as duas culturas seja justamente a versão moderna da divisão entre os racionalistas e os românticos do século 19, revestida de um linguajar mais sofisticado, mas não menos nocivo.

Uma das críticas feitas à ciência pela cultura humanista vem da corrente pós-modernista, onde o ato de ler ou interpretar um texto não pode jamais ser desengajado de quem o está lendo, de quando ele está sendo lido e de onde ele foi escrito e está sendo lido. Segundo os filósofos da corrente pós-moderna, como Michel Foucault e Jacques Derrida, o mesmo texto tem inúmeras interpretações ou significados, que dependem da bagagem cultural de quem o lê. De certa forma, o ato de ler interfere com o que está sendo lido, com o leitor dotando o texto de um significado próprio.

Algo semelhante aparece na física quântica, a que descreve o comportamento dos átomos, sob o nome de "princípio de incerteza": o ato de observar interfere no que está sendo observado. No mundo do muito pequeno, o observador não pode ser separado do observado, formando ambos um todo indivisível. Na literatura, o significado do texto depende de como ele é lido, constituindo leitor e texto um todo indivisível.

A aplicação dos conceitos pós-modernos à ciência gera uma enorme confusão. Afinal, o grande triunfo da ciência é justamente criar símbolos descritivos que têm um único significado, como as leis da natureza, imutáveis e atemporais. As leis de Newton, que descrevem o movimento dos corpos materiais, são válidas em qualquer lugar do mundo e do Universo, desde que aplicadas dentro de seus limites. Imagine o caos que existiria se as leis da natureza fossem passíveis de uma interpretação cultural, se engenheiros na Índia e no Brasil discordassem de como os princípios da estática funcionam. Certamente, em um dos dois países, os prédios jamais ficariam de pé.

Foi a essa confusão que aludiu a crítica de C.P. Snow, para quem deve-se ter muito cuidado ao aplicar conceitos de uma área em outra. Isso é verdade ao se tentar discutir o "significado do significado" na interpretação da ciência ou o princípio da incerteza na literatura. E como podemos evitar que a confusão permaneça? Por meio de uma cooperação mútua entre profissionais de ambas as culturas, quem sabe até criando uma terceira cultura, caracterizada pela multidisciplinaridade, na qual os limites de cada uma delas são reconhecidos e explorados na geração de novo conhecimento.

O mestre da incerteza

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O último mês de dezembro marcou o centenário do nascimento do grande físico alemão Werner Heisenberg, um dos pioneiros da mecânica quântica, cuja descrição do comportamento dos átomos e das partículas subatômicas, os tijolos fundamentais da matéria, revolucionou a visão de mundo moderna.

A trajetória profissional de Heisenberg foi espantosa: aos 21 anos ele terminou o seu doutoramento em Munique; no ano seguinte, em 1924, foi a Copenhagen trabalhar com o já famoso Niels Bohr; em 1925, desenvolveu a primeira versão da mecânica quântica, enquanto se recuperava de uma séria crise de alergia na ilha de Heligoland, na Dinamarca; e, em 1927, introduziu o "princípio de incerteza", que redefiniu a maneira de interpretarmos as nossas interações com o mundo. Esses feitos, já suficientes para reservar a sua presença no seleto grupo dos imortais da ciência, são apenas parte do seu legado.

Se a herança de Heisenberg como cientista é impecável, já como cidadão do mundo a situação é bem mais complicada. Isso porque o físico chefiou o projeto nuclear nazista durante a Segunda Guerra Mundial, por motivos que, ainda hoje, não estão exatamente esclarecidos. De fato, os leitores que tiveram a oportunidade de assistir à peça teatral "Copenhagen", de Michael Frayn [em cartaz em São Paulo", sabem que a atuação de Heisenberg na Alemanha nazista é tão ambígua quanto as incertezas que ele descobriu no mundo dos átomos.

Existem versões diferentes de por que Heisenberg não abandonou a Alemanha, como fizeram vários cientistas da época. Ele pode ter ficado para ajudar o país a desenvolver o seu programa nuclear, tanto na construção de reatores como na fabricação de bombas. Se é razoável questionar tal posição, devemos lembrar que Heisenberg, como a maioria dos alemães, sofreu muitas privações durante e após a Primeira Guerra Mundial, quando a Alemanha passou por séria crise econômica. Patriota, Heisenberg não queria que seu país e seus filhos passassem pelas mesmas humilhações. Não seria a primeira vez na história que o patriotismo cegaria até os mais iluminados.

Também é perfeitamente possível que Heisenberg tenha ficado na Alemanha justamente para sabotar o programa nuclear nazista, criando pistas falsas que impedissem o seu sucesso. Após o fim da guerra, ficou claro para os aliados que os nazistas estavam longe de conseguir chegar ao processo de fissão descontrolada dos núcleos atômicos, que leva à colossal liberação de energia das explosões nucleares. Heisenberg, como em seu princípio, nos deixou com a incerteza de não sabermos qual foi a sua escolha, de herói da humanidade ou de patriota cego.

Afinal, o que diz o famoso princípio? À primeira vista, ele não parece ser muito interessante, ao afirmar, em sua versão mais simples, que é impossível medir-se simultaneamente a posição e a velocidade de uma partícula com precisão arbitrariamente alta. Por exemplo, se quisermos saber a posição e a velocidade de um elétron que gira em torno de um núcleo atômico, teremos de nos contentar com medidas de precisão limitada. E, o que é pior, quanto mais tentarmos melhorar a precisão de uma das medidas, maior será o erro na outra.

Para medir algo, é preciso interagir com o que se está medindo. Imagine que você está na rua, à noite, em plena escuridão (durante um apagão, por exemplo), procurando seu carro. Você acende uma lanterna e é a luz dela, refletida pelo carro e viajando até a sua retina, que acusa a sua posição. Os raios luminosos são a "ponte", a interação entre o carro o objeto obervado e você o observador. Imagine que você possa encolher o carro até ele ficar bem pequeno, do tamanho de uma bactéria. Isso é o que ocorre em um microscópio, e a luz do microscópio é refletida (e transmitida) pela bactéria, acusando a sua posição. Aqui cabe lembrar que a luz, sendo uma onda se propagando pelo espaço, pode empurrar objetos. Claro, eles têm de ser bem pequenos para que isso ocorra -menores ainda que uma bactéria. Quando se chega aos elétrons e outras partículas, a luz que usamos para "enxergá-los", isto é, para medir a sua posição, acaba empurrando-os para longe, fazendo com que eles ganhem velocidade. Daí a incerteza entre a posição e a velocidade. Pelo menos esse tipo de incerteza, descoberta pelo mestre delas todas, pode ser compreendido mais facilmente do que aquelas que existem em nossas mentes, secretamente, confundindo as escolhas que fazemos pela vida afora.

A dança das cabeças

A psicologia está passando por uma profunda revolução. Talvez não apenas a psicologia, mas a nossa compreensão do que seja uma "doença" mental e de como ela deve ser tratada. Uso aspas de propósito, pois para muitos a categoria "doença mental" não existe. Afinal, como diz o velho adágio, de louco todos temos um pouco. Definir o que significa ser "normal" é complicado, pois aqui não existem fórmulas exatas, mas percepções, muitas vezes subjetivas, de estados variados de comportamento. Claro, existem casos extremos, como na esquizofrenia ou em crises psicóticas, nos quais fica claro que a pessoa não está agindo de forma coerente ou é incapaz de garantir a própria segurança ou a daqueles à sua volta. Mas falo aqui de situações menos extremas.

Esse é um assunto extremamente controverso, com várias frentes de batalha, que vão desde um enfoque puramente psiquiátrico, no qual a patologia mental é essencialmente idêntica a outras patologias físicas e deve ser tratada da mesma forma, com de drogas que possam restituir o balanço químico do cérebro a níveis considerados normais até um enfoque puramente terapêutico, no qual as drogas não são usadas.

Apesar de eu não ser um especialista no assunto, venho conversando com vários amigos psicólogos e psiquiatras nos últimos tempos. Eles me informam sobre o que vem ocorrendo nas pesquisas nesse campo. Na minha universidade, como é típico nos EUA, o antigo Departamento de Psicologia acaba de receber um novo nome: Departamento de Ciências do Cérebro e Cognitivas. Bleuler, Freud, Jung, Adler e outros grandes nomes quase nunca são mencionados e, quando o são, o são com desdém. "Eles não eram cientistas", é o que escuto dizer.

Mantidas as devidas proporções, me vem em mente o que os químicos dizem dos alquimistas, ou o que os astrônomos dizem dos antigos astrólogos. Pelo contrário, acho que eles inauguraram a tradição científica na psicologia, ao procurar por modelos gerais que explicassem várias modalidades de comportamento. Se os modelos têm ou não um grande sucesso clínico é algo que se deve, em grande parte, à enorme complexidade do cérebro e das emoções humanas. Afinal, como se pode medir amor, ódio, tristeza ou alegria de forma universal e não subjetiva? Um mesmo estímulo, como um filme triste, gera tantas reações diferentes quantas sejam as pessoas na audiência.

Não há dúvida de que o cérebro é um conjunto de neurônios ligados por sinapses, e que todos os estados de comportamento são, em última instância, redutíveis a diferentes configurações desses neurônios e sinapses. Não obstante, a pesquisa dos últimos 20 anos demonstra o quanto é inútil tentar estudar o cérebro por um método reducionista; o número de estados possíveis é tão gigantesco que a própria idéia de prever o comportamento de uma pessoa a partir da análise de alguns neurônios é ingênua.

Por outro lado, o uso de certas drogas pode trazer benefícios aos pacientes, estejam eles sofrendo de depressão, ansiedade, estresse pós-traumático ou transtorno bipolar. Hoje também sabemos que muitas patologias têm um forte componente genético, embora nunca se possa deixar de estudá-las considerando a influência do ambiente.

Não existe uma resposta única, o que não é nada surpreendente. Se as drogas ajudam a atenuar sintomas intensos, elas não ensinam a pessoa a lidar com as dificuldades da vida. Mais ainda, existe o problema da reversibilidade: Se a pessoa parar de tomar a droga, será que os seus sintomas retornam? Os resultados variam muito. Não há um único remédio claramente eficiente para todos os pacientes que sofrem de depressão, como a insulina para o diabetes.

Aqui entra a terapia, que muitas vezes pode ser extremamente difícil e dolorosa e que pode ou não ter resultados. Existe um grande esforço na validação empírica de certos métodos terapêuticos, isto é, na tentativa de se mostrar quantitativamente que certas terapias funcionam, algumas até afetando a estrutura de certas regiões do cérebro. Fica difícil imaginar que a cura de distúrbios mentais possa ser feita exclusivamente por meio de uma intervenção química, como com uma infecção. Por outro lado, se alguém dissesse a Freud que certas drogas aliviam a depressão de milhões de pessoas, será que ele acreditaria?

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A música das pequenas e grandes esferas

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Em filosofia se diz, e com razão, que tudo começou com os pré-socráticos, filósofos que viveram aproximadamente durante o sexto século a.C. em partes diferentes da Grécia Antiga. Segundo Aristóteles, que viveu mais tarde, no século 4 a.C., o primeiro dos filósofos foi Tales, que veio de Mileto, cidade que fica no que hoje é a costa oeste da Turquia. Tales dizia que tudo é água, e que é muito mais fácil dar conselho aos outros do que conhecer a si mesmo.

A idéia de atribuir a essência de todas as coisas a um único elemento fundamental foi extremamente importante, mesmo que, para nós, ela possa parecer ingênua. Pela primeira vez na história, respostas sobre o funcionamento do mundo natural foram buscadas na própria natureza e não por meio das ações sobrenaturais de diversos deuses. Assim nasceu a ciência.
Em torno de 530 a.C., um outro filósofo vivia no sul da Itália, o legendário Pitágoras. Muita gente conhece o nome Pitágoras pelo famoso teorema da geometria, que diz que o quadrado do lado maior de um triângulo reto (a hipotenusa) é igual à soma dos quadrados dos outros dois lados (os catetos). Aparentemente, não foi Pitágoras quem provou esse teorema, mas alguma outra pessoa que fazia parte de sua fraternidade filosófica. É difícil atribuir descobertas específicas a um ou outro pré-socrático, pois praticamente nada do que eles escreveram sobreviveu. Mas sabemos que Pitágoras foi o primeiro a descobrir a profunda ligação entre a música, a matemática e a natureza, ligação que é, ainda hoje, fonte de grande inspiração na ciência.

Usando um instrumento de cordas, Pitágoras mostrou que notas musicais que ele considerava harmônicas (harmonia é uma palavra pitagórica) podiam ser atribuídas a razões entre números inteiros relacionados com o comprimento da corda. Se à corda solta era associada o número 1, à metade da corda seria atribuída a razão 1/2, cujo som é uma oitava acima do som da corda solta (o leitor que tem um instrumento de corda qualquer pode facilmente constatar isso). O som correspondente a 2/3 da corda é uma terça mais alto, a 3/4 uma quarta, e assim por diante.

Para Pitágoras, o fato de uma escala musical harmônica aos ouvidos poder ser construída a partir de número inteiros não era uma coincidência, mas uma expressão do papel essencial da matemática na descrição do mundo. A relação da música com a matemática ocupou, desde então, um papel central no desenvolvimento da ciência: a descrição da natureza a partir dos números deveria ser tão harmoniosa quanto as notas musicais são aos ouvidos.

Kepler, o astrônomo alemão que viveu no início do século 17, acreditava, como os pitagóricos, em uma profunda relação entre a matemática, a música e a natureza. Dizia-se que Pitágoras podia ouvir a "música das esferas", a melodia que os planetas soavam em suas órbitas celestes ao redor da Terra (na época, ainda se acreditava que a Terra era o centro do cosmo). Se as distâncias entre os planetas e a Terra pudessem ser representadas por razões entre números inteiros, como nas escalas musicais, eles soariam a música celeste. Kepler não podia ouvir a melodia celeste ("apenas o intelecto pode ouvi-la", dizia), mas acreditava na descrição das órbitas em termos de números relacionados com escalas musicais. Em seu grande livro, "A Harmonia do Mundo", publicado em 1618, ele elabora a sua lei harmônica, onde é estabelecida a relação correta entre o período da órbita dos planetas (em torno do Sol) e a sua distância ao Sol. Kepler representou seus resultados em termos de escalas musicais, uma para cada planeta: "Os movimentos celestes não são mais do que uma canção contínua para diversas vozes", escreveu ele.

Os números inteiros reapareceram na ciência de forma espetacular no início do século 20, durante o desenvolvimento da física atômica. O dinamarquês Niels Bohr e o alemão Sommerfeld demonstraram que as órbitas dos elétrons em torno do núcleo atômico podem ser representadas por sequências de números inteiros que, segundo Sommerfeld, têm "uma consonância harmônica maior do que as estrelas das melodias celestiais pitagóricas". O que reaparece aqui é a importância da poética no processo criativo do cientista. A harmonia das esferas, parte da ciência tanto do muito grande quanto do muito pequeno, traz a ciência mais perto da arte, onde o símbolo é uma ferramenta fundamental da criatividade; ele não só expressa a criação como também a alimenta.

Vendo o cosmo com olhos de gigante

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Em 1609, o grande cientista italiano Galileu Galilei apontou pela primeira vez um telescópio para os céus. E o que ele observou transformou profundamente a visão de mundo prevalente em sua época, que dizia ser a Terra, e não o Sol, o centro do cosmo então conhecido.
Nos últimos 393 anos, telescópios cada vez mais potentes continuaram a transformar a nossa visão de mundo. Hoje sabemos que o Sol é apenas uma estrela entre centenas de bilhões de outras que fazem parte da Via Láctea, uma imensa galáxia espiral com aproximadamente 100 mil anos-luz de diâmetro.

Sabemos também que a Via Láctea é apenas uma galáxia entre centenas de bilhões de outras, cada uma delas com milhões ou bilhões de estrelas. E que essas galáxias estão se afastando umas das outras, carregadas pela expansão do Universo. Sabemos que essa expansão iniciou-se há cerca de 14 bilhões de anos, em um evento chamado Big Bang.

Os telescópios modernos não se limitam apenas a captar a luz visível das estrelas ou galáxias distantes. Eles também captam formas de radiação que são invisíveis aos nossos olhos, como a infravermelha, a ultravioleta, os raios X etc. Com isso, os astrônomos podem "ver" muitos fenômenos que são invisíveis a olho nu.

Para que a potência de um telescópio seja aumentada, ele tem de captar uma maior quantidade de luz (ou radiação). Isso é feito por meio de um espelho ligeiramente curvo (ou lente, mas os espelhos vêm predominando). Quanto maior o espelho, maior a potência do telescópio, isto é, mais luz ele poderá captar.

Assim, uma fonte muito distante, que jamais foi vista antes, poderá ser vista com telescópios maiores. O próprio Galileu testemunhou isso, ao averiguar que existem muito mais estrelas no céu do que as que percebemos a olho nu.

Hoje, o maior telescópio óptico (que capta luz visível) do mundo se encontra no Chile, fazendo parte dos instrumentos do ESO (Observatório Europeu do Sul). O gigante consiste em quatro espelhos, cada um com 8,2 metros de diâmetro. Outro enorme é o telescópio Keck, no Havaí, com dois espelhos de dez metros cada.

Esses telescópios múltiplos usam seus vários espelhos para amplificar a quantidade de luz captada e, consequentemente, a resolução de suas imagens. Se os planos atuais de vários grupos nos EUA e na Europa forem adiante, e o mais provável é que isso ocorra, dentro de dez anos os gigantes de hoje serão brinquedos de criança. E também alvos de uma acirrada competição entre a astronomia americana e a européia.

A agência espacial norte-americana, a Nasa, pretende lançar em 2010 o sucessor do Telescópio Espacial Hubble, que vem fornecendo imagens espetaculares de estrelas nascendo, de um cometa colidindo com Júpiter, de galáxias tão distantes que a sua luz viajou por 10 bilhões de anos antes de chegar até nós, entre outras. Como a velocidade da luz é finita, ver fontes mais distantes significa ver o Universo em seu passado, numa verdadeira máquina do tempo cósmica.
Com o sucessor do Hubble e seu espelho de oito metros orbitando a Terra, os astrônomos serão capazes de estudar o Universo na época em que as galáxias estavam nascendo.

Aqui na Terra, astrônomos nos EUA propuseram um telescópio de 30 metros, enquanto os europeus contra-atacaram com dois projetos, um de 50 metros (chamado Euro50) e o enorme OWL (do inglês "Overwhelmingly Large Telescope", ou Telescópio Absurdamente Grande), da ESA (a agência espacial européia), com cem metros.

Esses telescópios são tão grandes que seus espelhos têm de ser segmentados em espelhos menores, cada um deles controlado individualmente por computador. O OWL, por exemplo, terá de ser segmentado em 1.600 pedaços, o que representa um grande desafio técnico para os cientistas da ESA.

Um dos objetivos mais interessantes dos telescópios gigantes é a busca por vida extraterrestre em planetas orbitando estrelas distantes. Ao passar em frente à estrela, o planeta e sua atmosfera bloqueiam parte de sua luz.

Mas ver um planeta passando em frente a uma estrela a 50 anos-luz de distância é equivalente a ver uma mosca passar em frente a um farol de carro a uma distância de um quilômetro.
Comparando a luz da estrela com e sem o planeta é possível deduzir a composição química da atmosfera do último. A presença de certas substâncias, como metano, vapor d'água e ozônio, é indicativo de uma possível atividade biológica no planeta. Para saber onde pode existir vida extraterrestre, basta olhar com olhos de gigante.

Chuvas extraterrestres

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Em algumas culturas indígenas, como na Polinésia, acredita-se que uma substância mágica, chamada "mana", possa emanar e penetrar certos indivíduos e objetos, sendo capaz de causar grandes benefícios ou males. Em me lembro, quando garoto, do meu pai me instruindo a "ver" a mana caindo do céu. "Basta você se concentrar e abrir bem os olhos e você verá certas partículas de luz, faiscando aqui e ali, aparecendo e desaparecendo caoticamente." Segundo meu pai, essas partículas de luz eram o que os nativos da Polinésia chamam de mana.

Não sendo um especialista em oftalmologia, imagino que esses pontos de luz sejam alguma aberração que ocorre quando o cérebro processa a informação sensorial captada pelo olho e transmitida pelo nervo óptico. Mas o que importa para a discussão de hoje é apenas a crença, que não é só limitada aos nativos da Polinésia, de que existem coisas que caem dos céus ou emanam de pessoas e objetos e que são capazes de transportar energia. Pois o fato é que existem mesmo, embora sua influência nos afazeres humanos seja bem mais modesta do que se acredita nessas culturas.

Em 1912, o físico alemão Victor Hess detectou os primeiros raios cósmicos, chuvas de partículas originadas fora do Sistema Solar, compostas aproximadamente de 90% de prótons, 9% de núcleos atômicos do elemento químico hélio e de outros mais pesados e cerca de 1% de elétrons. Hess preparou um balão com hidrogênio e um detector de ionização, que mede quando um elétron é roubado do hidrogênio devido à colisão com outra partícula. Ele observou que a ionização aumentava com a altitude e ocorria de dia e à noite, sendo portanto independente do Sol.

A física brasileira, principalmente através do trabalho pioneiro de Cesar Lattes, tem uma longa participação no estudo dos raios cósmicos. Hoje, a pesquisa continua sendo tópico de grande interesse da comunidade científica. Ela está passando por uma renascença, com novos detectores sendo projetados. Inclusive um na Argentina, o Projeto Auger, parte de uma vasta colaboração internacional.

O enorme interesse atual se deve a duas questões básicas. A primeira é: de onde vêm os raios cósmicos? Eles são a única matéria que chega até a Terra cuja origem é externa ao Sistema Solar. Ou seja, os raios cósmicos são a única ligação material que temos com o resto de nossa galáxia. E, possivelmente, com outras galáxias também, visto que uma fração do que chega aqui é de origem extragaláctica, pequenos mensageiros cósmicos provenientes de distâncias de milhões de anos-luz. O único outro contato que temos com objetos tão distantes é feito por meio de observações astronômicas, usando as várias frequências do espectro eletromagnético, das ondas de rádio aos raios gama, incluindo, claro, a luz visível.

A segunda questão, que está relacionada com a primeira, é: quais os mecanismos astrofísicos responsáveis pela geração dos raios cósmicos? O mais interessante aqui é a incrível energia dessas partículas. Todas têm velocidades próximas da velocidade da luz, e algumas têm energias milhões de vezes maiores do que a atingida com aceleradores de partículas aqui na Terra. Mais ainda, as partículas parecem chegar igualmente de todas as direções, sem uma determinada preferência apontando para uma fonte específica. Trata-se de uma chuva que cai de todos os lados.

Existem três candidatos principais para explicar a geração dos raios cósmicos: eventos extremamente violentos que ocorrem no centro de nossa galáxia (e de outras), as explosões que marcam o fim da vida de estrelas bem maciças (mais do que oito vezes o Sol), conhecidas como supernovas, e eventos na vizinhança de objetos exóticos capazes de criar campos gravitacionais enormes, como os buracos negros e as estrelas de nêutrons, concentrações de matéria do tamanho de uma montanha, mas com uma massa semelhante à do Sol.

Muito possivelmente, a resposta virá de uma combinação desses candidatos e, talvez, de alguns outros, ainda mais exóticos. Os raios cósmicos mais energéticos necessitam de um mecanismo de geração que ainda não foi descoberto. Alguns especulam que eles sejam relíquias dos primeiros instantes de existência do Universo, ou seja, que eles surgiram logo após o Big Bang. Seja como for, o mana cósmico alimentará, por muito tempo, a imaginação dos astrofísicos.

O misterioso spin e as limitações da linguagem

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Em inglês, a palavra "spin" significa, entre outras coisas, movimento rotatório. Em física, usamos a palavra para designar a rotação intrínseca de partículas subatômicas, como o elétron, o próton etc. Essa representação do spin como uma rotação intrínseca de uma partícula é extremamente problemática, pois ela pressupõe que a partícula gira em torno de um eixo, como um pião ou um planeta. "E qual o problema com isso?", perguntaria o leitor. "Afinal, não podemos imaginar as partículas como sendo planetas minúsculos, girando em torno de um eixo?" Infelizmente, não.

Eis duas razões: primeiro, algumas partículas, ao menos dentro das distâncias com que podemos estudá-las hoje (em torno de um milésimo de trilionésimo de centímetro), não têm uma estrutura espacial, aparecendo como um ponto. O elétron, que gira em torno do núcleo, é um exemplo. Como visualizar o movimento giratório de um ponto, que não tem volume espacial? Segundo, todas as partículas respeitam o que na mecânica quântica, a parte da física que estuda as propriedades dos átomos e das partículas subatômicas, é conhecido como a dualidade onda-partícula. De acordo com essa dualidade, não podemos dizer a priori se uma entidade subatômica, seja ela um elétron, um próton ou um fóton (partículas que compõem a radiação eletromagnética, como a luz visível), é uma partícula localizada em um ponto ou uma pequena região do espaço ou uma onda, espalhada pelo espaço. E como podemos visualizar a rotação intrínseca de uma onda, o seu spin? Essas questões fazem com que o spin seja uma das propriedades mais misteriosas da física quântica.

Na verdade, o problema desaparece ao usarmos a matemática para descrever as propriedades dos átomos e das partículas subatômicas. O mundo do muito pequeno pertence a uma realidade física muito distinta da que presenciamos em nosso cotidiano, tornando delicado o uso de certas analogias tiradas de objetos usuais, como piões e planetas. O espanto causado pelas descobertas da mecânica quântica não foi nada menor para os seus próprios inventores, durante as três primeiras décadas do século 20.

O desenvolvimento da teoria foi quase que forçado goela abaixo por descobertas que ocorreram em laboratório e que não podiam ser explicadas através da consagrada física clássica, baseada nas idéias de Newton e outros. Físicos como Albert Einstein, Niels Bohr, Max Planck, Werner Heisenberg, Erwin Schrodinger, Wolfgang Pauli e muitos outros criaram uma nova linguagem matemática, baseada em princípios físicos extremamente exóticos, para poder explicar o que se estava vendo em laboratório. E uma das coisas que se via era a existência das chamadas linhas espectrais, a radiação (às vezes visível) emitida por elementos químicos quando aquecidos. O interessante era a individualidade desses espectros, um para cada elemento, como se eles fossem impressões digitais. O hidrogênio tem o seu espectro, o hélio também, o ouro outro, e assim por diante.

Em 1913, Bohr mostrou que o espectro do hidrogênio podia ser entendido se seu átomo tivesse um próton no núcleo e um elétron girando em torno dele em órbitas separadas, como degraus de uma escada. Cada órbita tem uma energia fixa. Quando o elétron "pula" de uma órbita mais alta para uma mais baixa, ele emite radiação (fótons) revelando o seu espectro. E átomos maiores, como o hélio, com dois prótons e dois elétrons, ou o urânio, com 92 prótons? Para entender o espectro desses átomos, ficou claro que no máximo dois elétrons podiam ocupar cada órbita, tendo a mesma energia. O elétron é bastante anti-social e não gosta de companhia: dois é bom e três já é demais. Esse princípio é conhecido como princípio de exclusão de Pauli. A razão para que apenas dois elétrons ocupem a mesma órbita é atribuída ao spin, que só pode ter dois valores, positivo e negativo, como um pião, que só pode rodar nos sentidos horário e anti-horário.

Portanto, cada órbita atômica pode conter no máximo dois elétrons com spins opostos. Eis a imagem clássica dos piões de volta. A grande diferença é que um pião pode rodar com qualquer velocidade e em qualquer ângulo de inclinação com a vertical. Já a rotação do elétron é limitada a duas opções, isto é, é quantizada nos dois valores do seu spin. Temos de imaginar um "pião quântico".

A origem do spin permanece misteriosa. E o fato de ele ser "quantizado" também. Esse exemplo mostra que a ciência não precisa ter todas as respostas para ser eficiente. Ao propor a existência do spin, os físicos explicaram os resultados experimentais com grande sucesso. Possivelmente, um dia será a vez do spin.

Definindo o ser humano

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No dia 25 de novembro, um grupo de médicos e cientistas norte-americanos anunciou haver conseguido, pela primeira vez na história, clonar um embrião humano a partir da fusão de uma única célula adulta com um óvulo. Após algumas horas, o clone chegou a conter seis células, antes de cessar o seu desenvolvimento. Digo "cessar o seu desenvolvimento" porque não me é claro como expressar o fato de que o conjunto de seis células parou de se reproduzir. Será que devo dizer que o embrião morreu?

Esse assunto é extremamente controverso e difícil de ser tratado. Não é óbvio para a maioria dos cientistas que uma massa de seis células deva ser chamada de "embrião" ou que essa massa "morra" ao cessar a sua reprodução. O que ficou claro é que vários grupos privados estão tentando clonar seres humanos, ignorando o debate sobre as consequências éticas de suas experiências.

Imediatamente após a Advanced Cell Technology (ACT, ou "Tecnologia Celular Avançada") anunciar sua descoberta, várias outras companhias afirmaram também já ter obtido "embriões". Por exemplo, cientistas da companhia Clonaid, da Califórnia, que, entre outras coisas, defende a existência de Ovnis, afirmam ter conseguido chegar a clones com oito células, duas a mais do que os cientistas da ACT. Segundo a porta-voz da Clonaid, assim que a patente de seus métodos for autenticada, a companhia divulgará os resultados publicamente.
O italiano Severino Antinori afirmou ter clonado um bebê que nascerá até o Natal. O simbolismo de ter o primeiro bebê clonado nascendo no Natal não poderia ser mais irresponsável.

À parte toda a controvérsia ética sobre a clonagem de seres humanos, existe também a controvérsia científica: os resultados da ACT mostram o quanto é difícil clonar embriões humanos. Dos 19 experimentos, apenas 3 se desenvolveram além de uma célula, e nenhum passou de seis. O objetivo dos cientistas da ACT, como o da maioria dos cientistas que trabalham nessa área, não é a clonagem de um ser humano, mas o desenvolvimento de embriões até o estágio em que possam fornecer as células-tronco, capazes de se transformar nos vários órgãos do corpo humano. Para tal, basta que o conjunto de células chegue a formar um blastocisto, embrião com algumas centenas de células. Apesar de os resultados da ACT estarem longe de atingir seu objetivo, estimularam um debate ético e político sério.

As linhas divisórias do conflito são bastante claras; líderes religiosos e políticos conservadores condenam qualquer clonagem envolvendo células humanas, alegando que extrair células-tronco de um blastocisto é equivalente a assassinar um ser humano. Ou seja, que um conjunto de 150 células tem os mesmos direitos legais à vida de um feto de três meses ou de um ser adulto.
Os mais liberais alegam que os benefícios médicos do uso dos órgãos criados a partir das células-tronco justificam a clonagem de embriões humanos. Isso não significa que esses grupos sejam a favor da clonagem de seres humanos: os blastocistos são destruídos no processo de extração das células-tronco. A questão é se eles têm ou não direito à vida.

A ciência nos força a repensar nossos valores morais e éticos. A pílula foi e é vista com desdém pela Igreja Católica, assim como o aborto, mas as pessoas usam a pílula e praticam abortos. Apesar da resistência contra o uso da energia atômica e contra a proliferação de armas nucleares, centenas de usinas operam hoje em dezenas de países, enquanto o estoque de bombas é suficiente para aniquilar a vida sobre a Terra diversas vezes.

Meu ponto é que a censura de certos grupos, sejam liberais ou conservadores, jamais vai conter o desenvolvimento da ciência, especialmente quando atende a interesses políticos ou comerciais. A clonagem de embriões humanos, ao menos para a extração de células-tronco, é uma questão de tempo. Os tecidos e órgãos obtidos dessas células vão salvar ou melhorar a vida de milhões de pessoas que sofrem de mal de Parkinson, Alzheimer e outras doenças sem cura.

Já a clonagem de um ser humano completo é muito mais complexa, clinicamente inútil, e não parece óbvio que possa ser atingida a curto prazo. Certamente, não antes do Natal. Cabe aos cientistas e à sociedade criar um diálogo aberto para que desenvolvimentos nessa área não ocorram em segredo. Porque me parece que eles são inevitáveis.