A primeira causa

O propósito da ciência não é responder a todas as perguntas; sua missão é outra

Hoje, retorno a uma questão que parece boba, de tão simples. Mas talvez seja a mais complexa que podemos tentar responder. Tanto que, no meu livro "A Dança do Universo", chamei-a de "A Pergunta". Aí vai: como tudo começou?

O que complica as coisas é que pensamos sobre tudo como um encadeamento simples de causa e efeito: cada efeito tem uma causa que o precede.

Quando vemos uma bola de futebol voando, é porque alguém a chutou; se um carro passa na rua, é porque alguém está dirigindo; se a planta cresce, é porque consegue extrair nutrientes do solo e usar a luz solar como fonte de energia; se o Sol brilha, é porque em seu centro hidrogênio está sendo fundido em hélio, liberando quantidades enormes de energia; se o Sol existe, é porque uma nuvem de hidrogênio entrou em colapso há cerca de 4,6 bilhões de anos, atraída pela própria gravidade...

Se continuarmos nessa linha, terminamos, paradoxalmente, no começo de tudo, a origem do Universo. Se o Universo existe, "algo" o fez existir.

A primeira causa é o impulso inicial da criação. Assim ela tem sido vista desde que religiões começaram a tentar explicar o enigma da origem de tudo. No caso da religião, a estratégia funcionou bem: dado que deuses são entidades sobrenaturais, eles não vivem no tempo, tendo uma existência atemporal, eterna. Assim sendo, regras de causa e efeito, ou mesmo a mera aplicação do bom senso, não valem para divindades.

Uma vez que se aceita que algo pode existir fora do tempo e pode ter poderes absolutos que transcendem as leis da natureza, tudo é possível. Até a criação a partir do nada. No Gênese, Deus criou a luz e separou as águas da terra através do verbo. Segundo Santo Agostinho, que muito se preocupou com esse assunto, o tempo e o espaço surgiram com o mundo. Antes da criação, não havia o "antes", pois o tempo não existia. Outras narrativas de criação do mundo resolvem a questão da primeira causa de forma semelhante, postulando a existência de entidades divinas e, portanto, alheias aos vínculos temporais que tanto nos limitam.

E a ciência? Será que é possível resolver a questão da primeira causa de modo científico? Esse é um debate ferrenho que, infelizmente, entrava o progresso cultural da humanidade. Remete-nos a "guerras" inúteis contrapondo ciência e religião, como se a ciência tivesse como função substituir a fé religiosa, uma grande distorção.

Se as pessoas acreditam que a ciência é capaz de responder a todas as perguntas, incluindo a questão da primeira causa, elas se sentem justamente ameaçadas: parece que a ciência tem como missão "roubar" Deus das pessoas. De forma alguma: ao contrário do que muitos dizem, não é essa a missão da ciência. A ciência não se propõe a responder a todas as perguntas. E por um motivo simples: nós nem sabemos que perguntas são essas. Dado que jamais teremos um conhecimento completo da realidade, jamais poderemos construir uma narrativa científica completa.

Sempre existirão questões não perguntadas e não respondidas; e mesmo questões que nada têm a ver com a ciência. A escolha do que fazemos com essa nossa ignorância perene é pessoal: existem aqueles que preferem optar por ter fé em entidades sobrenaturais e existem aqueles que, como eu, preferem aceitar a simplicidade do não-saber. Não ter todas as respostas é a pré-condição para o nosso crescimento. Nesse sentido, mesmo se a ciência não resolver o enigma da primeira causa -e existem obstáculos complicados que ficam para outro dia-, prefiro continuar tentando e aceitar que, por ser humano, minha visão de mundo tem limites.

A festa dos quarks

Partículas que formam os prótons e nêutrons podem ser indivisíveis

Neste mês, o legendário físico teórico americano Murray Gell-Mann completa 80 anos. Entre seus grandes feitos, o mais importante foi ter proposto uma ideia que revolucionou a nossa compreensão da composição da matéria.

Em 1963, Gell-Mann propôs que, ao contrário do que se pensava na época, os prótons e nêutrons, as partículas que compõem o núcleo de todos os átomos, não eram indivisíveis, e sim formadas por partículas ainda menores. Mostrando a sua fenomenal cultura geral (da qual se orgulha muito), Gell-Mann usou uma palavra de um texto do escritor irlandês James Joyce para batizar as partículas: "quarks". O nome fictício é bem apropriado: nem mesmo Gell-Mann poderia ter imaginado o quão estranhos são os quarks.

Já na Grécia Antiga, em torno de 400 a.C., os filósofos Leucipo e Demócrito haviam sugerido que tudo o que existe no Universo é composto de partículas minúsculas e indivisíveis, que chamaram de átomos (em grego "o que não pode ser cortado".) Durante 2.400 anos, filósofos e (mais recentemente) físicos vêm procurando pelos tijolos fundamentais da matéria. Essa é a missão do reducionismo: tentar dividir entidades complexas em entidades simples e irredutíveis.

É claro que a pergunta mais imediata aqui é se existe mesmo algum limite: se cortarmos a matéria em pedaços cada vez menores, será que chegaremos mesmo até as entidades mais básicas? Essa é a crença que vem inspirando físicos por todo esse tempo. Até o final do século 19, achava-se que os átomos dos elementos químicos (do hidrogênio ao urânio e além, os integrantes da Tabela Periódica) eram indivisíveis. Essa crença foi derrubada em 1897 quando o inglês J. J. Thomson mostrou que todos os átomos continham uma partícula ainda menor, o elétron. Alguns anos depois, Ernest Rutherford mostrou que a maior parte da massa de um átomo está concentrada num volume mínimo no seu centro, o núcleo atômico.

O integrante do núcleo com carga elétrica positiva, contrabalançando a carga negativa do elétron, ficou conhecido como próton. Em 1932, James Chadwick mostrou que outra partícula integrava o núcleo, de carga elétrica nula: o nêutron. Esse era o trio de partículas que, compondo todos os átomos da Tabela Periódica, deveria bastar para explicar a estrutura da matéria, um triunfo do reducionismo. Só que a festa durou pouco.

Durante os anos 1940 e 1950, uma multidão de partículas foi encontrada, todas aparentemente elementares, isto é, indivisíveis. Essa avalanche de partículas, centenas delas, ia contra o espírito do reducionismo, e acabou gerando uma crise na comunidade.

Será que o atomismo está errado?

Quando Gell-Mann, e também George Zweig, propuseram que essas partículas eram, de forma análoga aos átomos, composta de outras menores, o alívio era palpável. Só que... esses quarks eram muito diferentes: tinham carga elétrica fracionária e não igual à do elétron e, para piorar, não podiam aparecer por si sós. Viviam trancadas, ou confinadas, dentro dos prótons, nêutrons e suas centenas de primos.

Gell-Mann, sabendo que enfrentaria resistência, sugeriu que, se seu esquema estivesse correto, novas partículas existiriam, formadas de dois tipos de quarks, o "up" e o "down".

Quando as partículas foram encontradas, as pessoas começaram a levar os quarks a sério. Prótons e nêutrons têm três quarks cada. Desde então, foram encontrados seis tipos de quarks.

A teoria não prevê nenhum outro.

Mas será esse o fim do reducionismo?

Ou os quarks são feitos de partículas ainda menores? Esse é o tipo de pergunta que, especulações à parte, só os experimentos poderão responder.

Marcelo Gleiser: ciência para poetas

Ouca entrevista audio aqui
http://www.domtotal.com/multimidia/entrevistas_detalhes.php?entId=44

18/09/2009

Marcelo Gleiser é professor da Universidade de Dartmouth, nos EUA

A ciência é ensinada de uma maneira tão chata que é um milagre as pessoas desejarem ser cientistas. Quem diz isso é o físico e astrônomo brasileiro Marcelo Gleiser, professor da Universidade de Dartmouth, em Hanover, Estados Unidos.

Marcelo Gleiser é o professor de física que todo mundo gostaria de ter. No lugar de frases pomposas, ele conta episódios deliciosos da história da ciência e da vida do cientista. Ao invés de passar a aula inteira expondo fórmulas no quadro negro, apresenta os fundamentos da física no laboratório, com demonstrações e experiências.

Uma de suas disciplinas em Dartmouth se chama física para poetas, que o tornou o professor mais popular da Universidade, graças também a seus livros e peças de teatro, sem falar nas aventuras quando vem ao Brasil, como desfilar vestido de Santos Dummont na Escola de Samba Unidos da Tijuca.

Por causa de seus múltiplos talentos, Marcelo Gleiser recebeu condecoração especial das mãos do presidente Bill Clinton por seu trabalho de pesquisa em cosmologia e por sua dedicação ao ensino. Difícil acreditar, diante de tanto sucesso profissional, que este cientista que abala o coração das mulheres onde quer que vá, um dia pensou em largar os estudos para ser músico.

Marcelo Gleiser é o entrevistado da semana no Dom Total.

Confira abaixo trechos da entrevista e no áudio acima a entrevista completa.


Marco Lacerda: Costuma-se dizer que a sua forma de escrever e divulgar a ciência é comparável à de Carl Sagan, conhecido pelo seu jeito apaixonado e simples de ensinar. Você concorda com esta comparação?

Marcelo Gleiser: Fico lisonjeado com a comparação, gosto muito do Carl Sagan, sempre foi um ícone para mim. Se as pessoas acham que estou fazendo um trabalho de divulgação científica que merece essa comparação, fico muito feliz, porque obviamente estou tocando as pessoas da maneira correta.

Há uma pequena diferença, talvez, entre a minha postura e a dele. Carl Sagan é uma pessoa muito mais radical. Ele acredita que a ciência é a reposta para tudo.

A minha postura é de sempre entender a ciência dentro do contexto histórico e cultural em que ela foi criada e desenvolvida. O Sagan, pelo contrário, via a ciência como algo quase absolutista - “A ciência é a única maneira razoável de se pensar o mundo”.

Eu não vejo assim. Quer dizer, acredito que existem várias maneiras de pensar o mundo: artísticas, poéticas, espirituais. A própria ciência tem um lado espiritual muito grande. Então diria que a minha postura é um pouco mais liberal, mas, sem dúvidas, acho legal que as pessoas façam esse tipo de comparação.


Lacerda: Você costuma dizer que a ciência é ensinada de uma maneira tão chata que é um milagre as pessoas desejarem ser cientistas. Onde você vê essa chatice e como ela poderia ser transformada?

Gleiser: Esta é uma ótima pergunta. As chatices aparecem de várias formas. Em primeiro lugar, infelizmente, a maioria dos professores de ciência - principalmente no ensino público no Brasil - são pessoas que, ou não gostam de ciência, ou tem um preparo muito pequeno na área.

Como uma pessoa que não gosta do assunto ou não tem interesse em aprender sobre, pode transmitir às crianças a paixão pelo ensino e a curiosidade? Não dá muito certo.

O que ocorre? O ensino fica muito preso às fórmulas. Há o quadro negro e as pessoas ficam memorizando o que é uma célula, o que tem dentro dela, o que é movimento retilíneo uniforme. Não existe um engajamento maior entre quem está ensinando e as crianças que estão aprendendo. Fica realmente chato.

Com a minha experiência de dar aulas em escolas, não só para adultos, mas também para turmas de 5ª e 6ª séries, vejo que os alunos têm um interesse enorme em aprender. Ficam muito curiosos com assuntos como buraco negro e galáxias, por exemplo. Fica claro que o interesse existe.

O que falta é o método de manter esse interesse vivo. Como fazer isso? Existem várias maneiras, não vamos dar um curso de como ensinar ciência, mas uma delas é levar as crianças para fora da sala de aula e usar o mundo como laboratório.

Por exemplo, você leva as crianças para um parque - nem precisa ser tão grande, uma pracinha mesmo, que tenha árvores e balanços. Lá, você mostra como são as árvores, porque elas são verdes, como o balanço balança, porque temos que empurrar. Você olha para o céu e explica porque ele é azul, o mesmo com as nuvens, os ventos. Você transforma esse parque em um laboratório de ciências.

Isso, para mim, tornaria o ensino ficasse muito mais interessante. A ciência fica realmente chata quando é: “vamos ler o capítulo dois do livro e escrever as fórmulas no quadro negro”.


Lacerda: Dizem que a ciência explica a natureza e cria novos mundos que nós não percebemos com os nossos sentidos. Você poderia falar um pouco sobre estes mundos de uma forma que nós entendamos com nossos sentidos?

Gleiser: Na verdade, diria que a ciência não cria novos mundos, mas revela os mundos que já existem e que a gente não consegue ver. Nós somos seres limitados, só podemos ver objetos a certa distância e de certo tamanho. O que a ciência faz?

Vou dar dois exemplos: o telescópio e o microscópio. Dois instrumentos científicos que mudaram completamente nossa percepção do universo. O caso do telescópio, aliás, é bastante pertinente. Em 1609, Galileu apontou seu telescópio para os céus. Desde então, se passaram 400 anos.

O telescópio mudou completamente nossa visão de mundo porque percebemos, através dele, que o universo é muito mais rico, dinâmico e variado do que o céu estrelado que vemos todos os dias.

No caso do microscópio, acontece o oposto. Ao invés do mundo do “muito grande”, temos o mundo do “muito pequeno”. Mais ou menos na mesma época que o telescópio estava sendo inventado e aperfeiçoado, o microscópio estava sendo inventado e aperfeiçoado. Ali se viu que em uma gota d’água existe todo um universo de vida, bactérias e animais estranhíssimos, que são completamente invisíveis a olho nu.

Entrevista realizada pelo jornalista Marco Lacerda no programa FrenteVerso, que vai ao ar aos domingos, às 21h, pela Rádio Inconfidência FM

Das estrelas à vida

Um astro é o pai de todos e a vida é uma grande família, unida pela química

Esta história começa há muito tempo, há 5 bilhões de anos, mais ou menos. Perdida no espaço, nos confins de uma galáxia qualquer, uma gigantesca nuvem de hidrogênio flutuava calmamente, girando em torno de si mesma. Perto dela, se é que dezenas de anos-luz podem ser considerados "perto", uma estrela já bem velha, com mais de 1 bilhão de anos, começou a entrar em pane.

A energia que essa estrela fabricava nas suas entranhas já não bastava para contrabalançar a sua ânsia de implodir, como ordena a gravidade, essa força que nunca dorme. A estrela, enorme, começou a pulsar violentamente e, após muitas convulsões, explodiu com uma violência tremenda, expelindo suas entranhas pelo espaço.

Nelas, estavam os vários elementos químicos que hoje organizamos na tabela periódica, do hidrogênio e hélio ao carbono, oxigênio, ferro e urânio. Essa poeira estelar, empurrada pela força da explosão, viajou pelo espaço afora, até se chocar com a nuvem de hidrogênio, aquela que, até então, flutuava calmamente.

A nuvem, perturbada pela onda de choque, entrou em colapso, semeada por todos os elementos químicos que haviam sido forjados na estrela já defunta. Aos poucos, a matéria dessa nuvem foi se concentrando no plano equatorial, feito uma grande pizza. No meio dela, nascerá o Sol. Ao seu redor, vão se formar os planetas, recheados de átomos de carbono, oxigênio, nitrogênio, ferro...

Os mais próximos ao Sol, onde é mais quente, serão planetas rochosos, como a Terra e os seus vizinhos, Marte e Vênus, e o pequenino Mercúrio. Os mais distantes, onde é mais frio, coletam também muito hidrogênio e hélio e crescem muito, virando os planetas gigantes Júpiter, Saturno, Urano e Netuno.

Na Terra, a presença de água líquida e de uma atmosfera agitada e repleta de gases permite que compostos químicos, feitos principalmente de carbono, comecem a marcha em direção à vida. São eles, os ditos compostos "orgânicos", que vão se tornar parte dos primeiros seres vivos e de todos os seus descendentes. Inclusive nós, humanos. Especial, essa Terra.

Com uma grande Lua circulando ao seu redor, seu giro em torno de si mesma, como o de um pião, fica equilibrado em um ângulo de 23,4. Caso não houvesse Lua, não teríamos esse equilíbrio e não teríamos as estações do ano e a presença constante de água líquida. É difícil imaginar vida complexa aqui sem o calor moderado e a água.

Pois as temperaturas amenas da Terra propiciam as reações químicas que levam simples átomos de carbono a se combinar com mais átomos de carbono, de oxigênio, de hidrogênio, de fósforo e de nitrogênio, formando as moléculas da vida, as proteínas e os ácidos nucleicos. Tudo isso, claro, usando o carbono forjado naquela estrela que morreu e nos cedeu suas entranhas, nossa vizinha cósmica.

Esse carbono é o fundamento da vida. Todos os seres vivos, todas as células contêm esse elemento. Depois da água, somos essencialmente feitos de carbono. Parte desse carbono é continuamente reciclada, passando de animal a animal, de planta a animal e de animal à planta: das escamas de um peixe às folhas de uma samambaia, das asas de uma borboleta ao seu nariz. Cada um de nós carrega consigo alguns dos átomos de carbono que, outrora, pertenciam aos nossos distantes ancestrais que viveram há bilhões de anos, seres que hoje nos parecem primitivos e exóticos.

Temos, em nossas células, restos de algum tiranossauro ou pterossauro, de uma ameba primordial, de uma libélula extinta. No ciclo do carbono, uma estrela é a mãe de todos e a vida inteira é uma grande família, unida pela química que nos permite existir.

Ciência e liberdade

Nunca se deve aceitar algo só porque foi dito por uma autoridade

Já que esta coluna cai na véspera do dia da Independência, achei oportuno revisitar um tema que está sempre presente na vida da gente: a questão da liberdade. Claro que, nestas breves linhas, eu não teria a pretensão de apresentar muitos pensamentos profundos sobre o que significa ser livre. Convido apenas os leitores a uma reflexão, iluminados, como sempre, pela luz da ciência.

Quando era garoto, gostava muito de citar a seguinte frase: "Ser livre é poder escolher ao que se prender". Outra versão é: "Quanto mais chaves você carrega no bolso, menos livre você é". Não há dúvida de que a primeira é mais filosófica. (Acho que é atribuída, talvez erroneamente, ao filósofo francês Jean-Paul Sartre.) Mas ambas dizem algo de semelhante: que liberdade e escolha andam de mãos dadas.

Existem, certamente, situações em que isso não é verdade: pessoas "presas" não por terem cometido algum crime, mas por serem aprisionadas por alguma ideologia que lhes é imposta. Por exemplo, as crianças que nascem em famílias ultrarreligiosas nunca têm a opção de refletir sobre os valores que lhes são impostos. Mesmo sem carregar chaves, estão presas até crescerem o suficiente para poder (ou não) se rebelar. O mesmo ocorre com os indivíduos que vivem em regimes políticos totalitários, onde a "verdade" é controlada pelo Estado.

Ou seja, a frase "ser livre é poder escolher ao que se prender" pressupõe que o indivíduo tem a liberdade de escolha. Isso nem sempre é verdade. Para sermos livres, precisamos ter livre acesso à informação. Só assim teremos o privilégio de poder escolher ao que vamos nos prender.

Daí o papel fundamental da educação, contanto que livre de censuras ideológicas. Já em torno de 50 a.C., o poeta romano Lucrécio celebrava a importância da educação na liberdade das pessoas. Sua preocupação era com a excessiva superstição dos romanos, que atribuíam tudo o que ocorria à ação de algum deus. Consequentemente, a maioria da população vivia aterrorizada. Só aqueles que usam a razão para desvendar o porquê das coisas podem de fato ser livres, dizia.

Só quem reflete sobre as causas das coisas, em vez de atribuí-las cegamente a causas sobrenaturais, é livre dos medos que assombram a vida. A educação deve fornecer ao indivíduo a capacidade de reflexão crítica, a habilidade de saber fazer perguntas e não de aceitar passivamente tudo o que lhe é dito. Essa habilidade, esse ceticismo, é um dos aspectos mais cruciais do treinamento de um cientista. Nunca se deve aceitar algo só porque foi dito por uma autoridade.

Essa atitude é exatamente oposta ao que ocorre em culturas conservadoras e repressivas. Mesmo que a ciência busque uma ordem no mundo material, sua essência é anárquica. Os grandes revolucionários da ciência, Copérnico, Galileu, Kepler, Newton, Einstein, Bohr, foram todos anárquicos a seu modo. Todos defendiam a sua liberdade de pensamento acima de tudo, recusando-se (ou quase, no caso de Galileu, sob ameaça da Inquisição) a aceitar o saber das autoridades. Para eles, ser livre é ter a coragem de pensar por si mesmo sobre os grandes problemas, na tentativa de chegar a uma verdade aceita pela maioria.

Quando penso em liberdade, penso nesses nomes, e em tantos outros -cientistas ou não- que lutaram para que hoje possamos ter a visão de mundo que temos. Se hoje somos mais livres, devemos agradecer a eles. Se há tantos longe de ser livres, é porque ainda temos muito o que fazer.

paletra CPFL Cultura em 30/10/2007

http://www.cpflcultura.com.br/video/nova-ciencia-e-manutencao-da-vida

O eu no cérebro

Quem já tentou meditar sabe o quanto é difícil "calar a mente"

Nosso cérebro, tal qual o de tantos outros animais, exerce funções bem corriqueiras, como a de manter o funcionamento do corpo, as batidas cardíacas, a digestão, e a respiração, atividades que não precisam de concentração para serem feitas. Podemos dizer que são executadas pela parte do cérebro que trabalha como uma espécie de piloto automático, o "cruise control" da mente.

No caso de cérebros humanos, de longe os mais sofisticados do reino animal, uma outra função essencial é exercida: o senso de individualidade, de você saber quem você é, de como você se encaixa na sociedade e no mundo.Os cientistas estão aprendendo cada vez mais sobre como o cérebro humano mantêm o senso individual de ser ele mesmo -um senso misterioso desde os primórdios da humanidade, às vezes chamado de alma.

Neurocientistas estudam corriqueiramente a atividade cerebral, com a ajuda de instrumentos sofisticados como a PET (tomografia por emissão de pósitrons) e a fMRI (imagem por ressonância magnética funcional), que medem o fluxo sanguíneo: quanto maior o número de neurônios ativos, mais oxigenação é necessária e maior é o sinal registrado.

O que surpreendeu os cientistas foi o nível de atividade quando os cérebros dos pacientes estavam em "repouso", ou seja, quando não estavam focados em alguma tarefa explícita, como fazer um cálculo, escrever ou ouvir música. É nesses momentos que temos nossos devaneios diurnos, quando o pensamento parece ir à deriva, comandado por si mesmo.

Quem já tentou meditar sabe o quanto é difícil "calar a mente", acalmar a atividade incessante do cérebro.

Esse estado, uma espécie de modo de atividade cerebral de fundo (ACF, para simplificar) (do inglês "default mode network"), parece ter características semelhantes em todos os indivíduos saudáveis, mesmo que individualmente existam diferenças.

O foco de ação ocorre principalmente na região divisória entre os dois hemisférios cerebrais e no córtex frontal e posterior. O interessante é que, quando o indivíduo exerce uma atividade intelectual, como memorizar uma lista de palavras, essa atividade de fundo diminui. Mas, quando o indivíduo relembra memórias pessoais, ou tenta decidir entre escolhas alternativas de procedimento, o nível de ACF aumenta acima dos valores em repouso. Juntas, as regiões de córtex frontal e posterior, engajadas em manter a ACF, parecem criar o nosso senso de quem somos, de como nos colocamos no mundo e de como procedemos como indivíduos diante de diversos desafios e escolhas alternativas. Possivelmente, esse modo de funcionamento representa o centro de operações da mente humana.

Neurocientistas vêm investigando conexões entre a ACF e patologias psiquiátricas, da esquizofrenia à síndrome de estresse pós-traumático. Em um estudo com 115 esquizofrênicos e 130 pessoas saudáveis, realizado por Vince Calhoun e seus colaboradores da Universidade do Novo México, alguns dos processos relativos à ACF jamais "desligavam", dificultando que eles conseguissem se concentrar em tarefas comuns.

Outro estudo, com mulheres que sofreram traumas na infância, indicou falhas na conectividade entre os vários subprocessos da ACF. É sabido que pacientes com esse tipo de síndrome traumática podem perder o senso de identidade por um certo período de tempo. Aparentemente, a ACF vai criando ligações e desconectando outras conforme a criança vai crescendo. Nosso senso de quem somos vai mudando até a idade adulta, quando fica mais rígido. Ao menos para a maioria das pessoas.

Homo artisticus

Se a natureza cantava, os homens queriam cantar também

A Terra tem uma idade aproximada de 4,5 bilhões de anos.

Nossa espécie, o Homo sapiens, apareceu em torno de 200 mil anos atrás, na África. Se concentrássemos 4,5 bilhões de anos em uma hora, nosso aparecimento teria ocorrido há menos de dois décimos de segundo. Somos a presença mais recente neste planeta e nos achamos donos dele. Algo para refletir.

Evidências fósseis e genéticas indicam que grandes migrações da África em direção à Eurásia e à Oceania ocorriam já há 70 mil anos. A fala, parece que tínhamos há pelo menos 50 mil anos. Dos 200 mil anos que marcam a nossa presença na Terra, há apenas 10 mil nós nos organizamos em sociedades agrárias, capazes de se sustentarem com o plantio e colheita regular de espécies de vegetais domesticados.

Certamente, quando essas sociedades começaram a se organizar, alguns animais também foram domesticados.

Antes dessas sociedades agrárias, bandos de homens e mulheres corriam pelas savanas africanas e planícies eurasiáticas à procura de alimentos e abrigo. Os perigos eram muitos, de animais predadores e grupos inimigos a fenômenos naturais violentos, como misteriosos vulcões e terremotos. Para sobreviver, nunca se podia baixar a guarda.

Desde cedo, ficou claro aos nossos antepassados que a natureza tinha seus próprios ritmos, alguns regulares e outros irregulares. A linguagem nasceu tanto para facilitar a sobrevivência dos grupos quanto para imitar os sons ouvidos pelo mundo, de cachoeiras e trovões aos pássaros e os temidos tigres. Se a natureza cantava, os homens queriam cantar também.

Recentemente, foram descobertos os instrumentos musicais mais antigos, flautas feitas de ossos de abutres e mamutes, datando entre 35 mil e 40 mil anos atrás. Os objetos foram encontrados em uma região na Alemanha, provando que não só humanos haviam já saído da África então, como também haviam desenvolvido habilidades musicais e artesanais. Se o vento assobiava ao passar por frestas e galhos, se gotas caiam ritmicamente das folhas, os homens procuravam imitar esses sons, criando os instrumentos capazes de fazê-lo.

Apesar de não sabermos muito sobre os costumes dessa gente, é difícil evitar imagens, talvez um pouco românticas, do que ocorria então. A vida era difícil. Provavelmente poucos sobreviviam além dos 20 anos. Mas imagino que existisse uma abundância enorme de animais nos campos, mares e rios. Pinturas nas cavernas da Europa e da África, algumas datando de mais de 20 mil anos atrás, mostram uma enorme variedade de animais e também de cenas de caçadas e de rituais. Provavelmente grupos se reuniam nas cavernas para comer, dormir e celebrar uma boa caça. As pinturas podiam ser tanto ornamentos quanto desenhos ritualísticos que faziam parte de cerimônias religiosas.

Certamente o som das flautas e dos tambores acompanhava os rituais, talvez até na tentativa de imitar os grunhidos dos animais e os sons do ambiente natural onde viviam.

A música e a pintura não eram as únicas expressões artísticas dessas sociedades ancestrais. A escultura também. Figurinos conhecidos como Vênus do Paleolítico, datando de mais de 25 mil anos, mostram o corpo de mulheres bem dotadas de estrogênio, provavelmente símbolos de fertilidade. O impulso criativo parece ser tão antigo quanto a nossa espécie.

Do pouco que conhecemos a respeito dos nossos ancestrais, identificamos neles bastante do que somos hoje. A diferença é que eles viviam em comunhão com o mundo -e não em guerra com ele.

Tecnologia e inspiração

Não fosse a confiança em nossa criatividade, teorias audaciosas não surgiriam

Na semana passada, afirmei que tanto Kepler quanto Galileu, dois gigantes da história da ciência, fizeram muitas de suas descobertas usando instrumentos inovadores. No caso de Galileu, temos o telescópio, fora muitas técnicas experimentais que ele desenvolveu para a obtenção e análise de dados. No caso de Kepler, foram os dados obtidos por Tycho Brahe com seus instrumentos de alta precisão (para o final do século 16) que lhe permitiram provar que as órbitas planetárias são elípticas. Queria hoje revisitar a importância dos instrumentos no avanço científico.

Existe uma visão romântica do cientista, inspirada sem dúvida por Einstein, daquele sujeito solitário que sonha o mundo em sua cabeça. Desses sonhos, e mais muita genialidade e intuição, saem ideias e teorias fantásticas, capazes de revolucionar todo o conhecimento humano. Eu digo isso pois, quando estudante, também pensava que esse era o modelo mais atraente de cientista, o gênio que desvenda o Universo em sua mente.

Na verdade, há poucos exemplos assim na história da ciência. Einstein é um deles, com certeza. Talvez seja o único deles. (E com ressalvas!) Outros, mesmo o grande Isaac Newton e, mais recentemente, Niels Bohr e Werner Heisenberg, ou mesmo Richard Feynman e Murray Gell-Mann, criaram teorias novas, sem dúvida, mas sempre seguindo inspirações vindas de experimentos ou da análise detalhada de dados. Nas outras ciências naturais - a química, a biologia, a geologia etc.-, isso é ainda mais evidente.

Quando os dados não existem, teorias ficam perdidas. Isso não significa que teóricos não devam especular.

Einstein sabia muito bem que suas teorias tinham consequências observacionais dramáticas. No caso da teoria da relatividade especial, a ausência do amado e esperado éter; no caso da relatividade geral, a curvatura do espaço e seus efeitos na propagação da luz vinda de estrelas. Teorias que não fazem previsões passíveis de teste não são incluídas no cânone científico.

Afinal, a função da ciência é explicar o mundo. E que mundo é esse? Aquele que podemos medir. Sem medidas, caímos no país do vale-tudo, e pouco de valor podemos afirmar. Ao menos de valor científico.

Como sempre, nem tudo é tão simples. Certas teorias fazem previsões que a tecnologia ainda não pode testar. A esperança, claro, é que seja uma questão de tempo e que, um dia, nossos instrumentos cheguem lá. Caso essa confiança em nossa criatividade tecnológica não existisse, teorias mais audaciosas não poderiam nem ser propostas, ou, se propostas, não seriam levadas muito a sério.

Em física de altas energias, por exemplo, uma partícula chamada Higgs foi proposta nos anos sessenta para explicar como as outras partículas da natureza, do elétron aos quarks que compõem os prótons e nêutrons, ganham suas massas. Até agora, não sabemos se o Higgs existe ou não. Passadas décadas, experimentos mostraram que a massa do Higgs é mais alta do que o valor inicialmente esperado; caso contrário, ele já teria sido achado (se existir). Com o LHC, o novo acelerador de partículas na Europa que deverá entrar em funcionamento em alguns meses, chegamos a uma situação curiosa: a máquina tem tal potência que, ou acha o Higgs, ou prova que ele não existe.

Essa é uma situação ideal em ciência: o momento da verdade. O fato de que levou 40 anos para que nossa tecnologia chegasse a esse ponto é um argumento a favor das teorias mais audaciosas. Mas é também contra elas. Pois de audacioso o Higgs não tem nada quando comparado a outras ideias na praça, que dificilmente poderão ser testadas nas próximas décadas ou sabe-se lá quando.

O Ceticismo do Cientista

Volta e meia, leitores me questionam sobre o que lhes parece ser o exagerado – ou pouco razoável – ceticismo do cientista.

As abordagens variam. Algumas vezes, acham inconsistente um cientista se dizer ateu quando não pode responder a certas questões básicas, como, por exemplo, a origem do Universo ou da vida. Dizem eles: “Vocês falam do Big Bang, o evento que iniciou tudo. Mas de onde veio a energia que provocou esse evento? Como falar de algo material surgindo do nada, sem a ação de　um ser imaterial, isto é, divino?” Outras críticas dizem respeito à descrença em fenômenos　paranormais, sobrenaturais, OVNIs e seres extraterrestres, espiritismo etc.

Segundo estatísticas recentes feitas pela Fundação Gallup nos Estados Unidos, em torno de 50% dos americanos acreditam em percepção extra-sensorial. Mais de 40% acreditam em possessões demoníacas e casas mal-assombradas, e em torno de 30% crêem em clarividência, fantasmas e astrologia. Não conheço estatísticas semelhantes para o Brasil, mas imagino que os números devam ser no mínimo comparáveis.


Sem a menor dúvida, a luta do cético é ingrata; ele estará sempre em minoria. Existem muito mais colunas sobre astrologia do que sobre astronomia ou ciência nos jornais e revistas do Brasil e do mundo. Mas, sem ceticismo, a sociedade estaria fadada a ser controlada por indivíduos oportunistas que se alimentam dessa necessidade muito humana de acreditar.


Ela existe para todos não há dúvidas. Mesmo o cético deve acreditar no poder da razão para desvendar os muitos mistérios que existem. A paixão que o alimenta é a mesma do crente, mas direcionada em sentido oposto.

Devido a esse ceticismo, muitas vezes os cientistas (incluindo este que lhes escreve) são acusados de insensibilidade. De jeito nenhum. Eu tenho grande respeito pelos que acreditam. O que me é difícil aceitar é a exploração que existe em torno dessa necessidade, a exploração da fé.

Na Índia, por exemplo, recentemente apareceram milhares de “homens-deuses”, que se dizem meio deuses, meio gente. No México, funcionários do governo freqüentam seminários sobre como usar o poder dos anjos. O Peru está cheio de psíquicos, enquanto na França são aromaterapeutas. Testes em laboratório visando verificar poderes extra-sensoriais　invariavelmente falham.

O famoso paranormal israelense Uri Geller, que dobrou garfos na frente de milhões nos anos 70, foi desmascarado como fraudulento. O meu orientador de doutorado na Inglaterra, impressionado com Geller e outros médiuns, montou um laboratório para testar seus poderes. Ele o fez com ótimas intenções, para explorar a origem desses poderes de modo a divulgá-las para o resto da humanidade. Mas falharam todos.

Voltando à questão do Big Bang. A religião não deve existir para tapar os buracos da nossa ignorância. Isso a desmoraliza. É verdade, não podemos ainda explicar de forma satisfatória a origem do Universo. Existem inúmeras hipóteses, mas nenhuma muito convincente.

Mesmo se tivéssemos uma explicação científica, sobraria uma outra questão: o que determinou o conjunto das leis físicas que regem este Universo? Por que não um outro? Existe aqui uma confusão sobre qual é a missão da ciência. Ela não se propõe a responder a todas as questões que afligem o ser humano.

A ciência, ou melhor, a descrição científica da natureza, é uma linguagem criada pelos homens (e mulheres) para interpretar o cosmo em que vivemos. Ela não é absoluta, mas está sempre em transição, gradativamente aprimorada pela validação empírica obtida através de observações. A ciência é um processo de descoberta, cuja língua é universal e, ao menos em princípio, profundamente democrática: qualquer pessoa, com qualquer crença religiosa ou afiliação política, de diferentes classes sociais e culturas pode participar desse debate. (Claro, na prática a situação é mais complexa.)

Ela não terá jamais todas as respostas, pois nem sabemos todas as perguntas. O cético prefere viver com a dúvida do que aceitar respostas que não podem ser comprovadas, que são aceitas apenas pela fé. Para ele, o não-saber não gera insegurança, mas sim mais apetite pelo saber. Essa talvez seja a lição mais importante da ciência, nos ensinar a viver com a dúvida, a idolatrá-la. Pois, sem ela, o conhecimento não avança.

1609

Quando a tecnologia nos permite ver mais longe, visões de mundo podem colapsar

Já são passados 400 anos desde que dois feitos mudaram para sempre a nossa relação com o cosmo. Apesar de um deles ser bem mais famoso do que o outro, ambos contribuíram radicalmente para a mudança de visão de mundo que inaugurou a era copernicana do conhecimento, quando a Terra (e o homem) deixaram de ser o centro -geométrico e teológico- do Universo. Pois mesmo que o polonês Nicolau Copérnico tenha publicado o seu grande livro "Sobre as Revoluções das Esferas Celestes" em 1543, o impacto de suas ideias só se deu após o trabalho audacioso de Galileu Galilei e Johannes Kepler, que culminou na publicação de dois livros, em 1609 e 1610.

Vale a pena pôr as coisas em perspectiva. O que Galileu e Kepler (e, em parte, Giordano Bruno, Descartes e outros) conseguiram foi mudar a perspectiva cósmica de sua época, redefinindo o lugar da religião na vida das pessoas. Como disse Galileu, a Bíblia deve ensinar às pessoas como ir aos céus e não como os céus vão.

A partir da obra deles, ficou cada vez mais claro que a autoridade divina não deveria mais interferir na busca humana pela compreensão do mundo em que vivemos. Os rumos da fé deveriam ser outros. Tanto para Galileu quanto para Kepler, a natureza era, sem dúvida, obra de Deus. Mas o decorrer dos fenômenos naturais se dava sem a constante interferência divina. Por outro lado, a arquitetura cósmica podia ser descrita através de leis matemáticas precisas, essas sim, revelando algo da natureza de Deus.

Apesar de as origens do telescópio serem nebulosas, sabe-se que, em outubro de 1608, o holandês Hans Lipperhey entrou com um pedido de patente de um instrumento "capaz de visualizar objetos distantes como se estivessem perto" (mais detalhes da história no portal http://galileo. rice.edu/sci/ instruments/telescope.html). As novas rapidamente se espalharam pela Europa e, em meados de 1609, Galileu havia já construído o seu. Mesmo que outros tenham apontado o telescópio aos céus até mesmo antes de Galileu, foram as descobertas do italiano que mudaram a história.

Com o instrumento, ele viu que a Lua não era perfeita, e sim cheia de crateras e montanhas; que Vênus tinha fases, como a Lua; que Júpiter tinha quatro luas; que Saturno tinha "orelhas"; que a Via Láctea era uma enorme coleção de estrelas; e que o Sol tinha manchas na superfície. Nenhuma dessas descobertas confirmava o modelo de Copérnico. Mas, em conjunto, apoiavam a noção de que o Sol, e não a Terra, era o centro do cosmo.

Nesse meio tempo, Kepler trabalhava em Praga, decifrando os dados acumulados pelo grande astrônomo dinamarquês Tycho Brahe. Observando os céus ainda no século 16 e, portanto, sem o telescópio, Brahe usou seus instrumentos de alta precisão para mapear os movimentos dos planetas nos céus. Com muita paciência e genialidade, Kepler, um copernicano convicto, mostrou que Marte tinha uma órbita elíptica em torno do Sol. Nenhum outro modelo estava de acordo com os dados de Brahe. Em 1609, Kepler publica o seu livro "Astronomia Nova", no qual argumenta que a elipse, e não o círculo -como se acreditava desde os primórdios da astronomia-, descrevia o movimento celeste de Marte (e, mais tarde, de todos os planetas).

Prenunciando a lei da gravidade a ser descoberta por Newton, Kepler especulou também que alguma força emanando do Sol era a responsável pelas órbitas planetárias. É bom lembrar que ambos os cientistas basearam-se em descobertas feitas com novos instrumentos. Quando a tecnologia nos permite ver mais longe, mundos antes imaginários podem se tornar reais. E visões de mundo podem colapsar.

A festa das estrelas

Medo da ciência explica ceticismo sobre ida do homem à Lua

No fim de semana passado, celebrei o Ano Internacional da Astronomia juntamente com outros 300 entusiastas dos céus. O evento, Star Party 6, organizado pela fundação CEU (Centro de Estudos do Universo), aconteceu no local da fundação, um museu de exploração da astronomia e da geologia, em Brotas, interior de São Paulo. Não conhecia o lugar e confesso que fiquei surpreso com a excelente qualidade das exibições, desenhadas para que os visitantes possam explorar e aprender por si mesmos. O telescópio e o planetário digital são dignos de nota. A caverna com fósseis de regiões diversas do Brasil também. Um paraíso para as escolas, que enviam em média 12 mil estudantes por ano até lá.

O frio e o mau tempo não inibiram o público. Providencialmente, a chuva parou bem na hora do lançamento de foguetes da base Marcos Pontes. Os protótipos, de aproximadamente 1,50 metro de altura, atingem altitudes de 600 metros a 1.000 metros, dependendo dos ventos, e voltam à Terra de paraquedas. A emoção era palpável.

Presenciando tal evento, não resta dúvida de que temos uma profunda relação com os céus, um desejo de comunhão com as estrelas. Também, pudera: como expliquei na minha palestra, os átomos dos quais somos compostos foram forjados no coração de estrelas que explodiram na vizinhança do que viria a ser o Sistema Solar, em torno de 5 bilhões de anos atrás. Olhar para os céus é olhar para as nossas origens.

Fora o lançamento de foguetes e exibições no planetário, a festa das estrelas teve várias palestras. Dentre elas, a de Ronaldo Garcia, um professor do CEU, e a do próprio Marcos Pontes, nosso astronauta. Garcia tratou de um tema muito propicio: se o homem foi ou não à Lua. É surpreendente o número de pessoas que acham que a viagem (ou melhor, as várias viagens) até a Lua foi uma grande farsa perpetrada pela Nasa. Dentre os "argumentos", encontramos esses: 1) Não é possível deixar pegadas na Lua, pois não existe umidade lá. 2) A bandeira americana não pode tremular ao "vento lunar". 3) As sombras de dois astronautas não estão na mesma direção, indicando duas fontes de luz em vez de apenas uma, o Sol.

Garcia respondeu a cada uma dessas objeções com clareza e bom humor. No caso das pegadas, a poeira muito fina da Lua e a ausência de atmosfera (e, portanto, de ventos ou umidade) pode, sim, deixar a marca das botas dos astronautas. A bandeira, por sua vez, só tremula quando os astronautas a balançam. Ela tem também uma haste horizontal que a sustenta, evitando que caia junto ao mastro. As sombras estão em direções diferentes porque os astronautas andam em solo desnivelado, algo simples de ser demonstrado. Não existe nenhuma intriga secreta.

O que acho interessante é o motivo das suspeitas. Por que tantas pessoas acreditam que a Nasa faria tal coisa? Com que propósito? As razões inventadas são muitas: impressionar os soviéticos e o resto do mundo; distrair o público para os problemas da Guerra do Vietnã etc. Mas a razão que me vem em mente é o perene medo da ciência.

Quanto mais a ciência avança, mais ela aparenta ameaçar as crenças daqueles que veem o mundo como sendo controlado por forças sobrenaturais. Levar homens à Lua deveria ser celebrado como um dos grandes feitos da história da humanidade, algo que demonstra nossa criatividade e inventividade de modo espetacular. Foi excelente também a palestra do Marcos Pontes, onde ele contou sua trajetória profissional, mostrando que aqueles que acreditam em si podem vencer obstáculos aparentemente impossíveis, indo de Bauru à Estação Espacial Internacional -ou da Terra à Lua.

Destino genético

A assinatura de muitas doenças é desconhecida ou incompleta

Madame Zoé, a famosa quiromante, está mudando de técnica. Ela tirou o turbante, vestiu o jaleco e, em vez de interpretar as linhas na mão de seus clientes, analisa as linhas de seus códigos genéticos. É bem verdade que a análise genética de madame Zoé não dirá muito sobre a vida amorosa de seu cliente, ou se ele ganhará na loteria na semana que vem. Por outro lado, seu cliente aprenderá sobre a probabilidade de que ele ou ela venha a contrair uma doença grave no futuro ou se tem alguma predisposição contra a qual deva se precaver. Ao menos essa é a intenção da consulta de madame Zoé.

Com o desenvolvimento acelerado das técnicas de leitura dos genes humanos, um novo fenômeno vem ocorrendo nos EUA e Europa: por cerca de US$ 400, empresas privadas, em geral pequenas, se predispõem a analisar porções do genoma (conjunto do DNA) de seus clientes. O resultado é um relatório que lista a presença (ou ausência) de traços relacionados com doenças que incluem o diabetes tipo 2 (contraído na idade adulta), vários tipos de câncer, anemias, doenças cardíacas e muitas outras.

A análise é estatística e não envolve um sim ou um não categóricos. Infelizmente, tal qual as antigas técnicas da madame Zoé, as incertezas na análise comercial da predisposição genética a muitas doenças ainda são grandes. Os problemas são muitos, desde a falta de uma base de dados para comparação ampla o suficiente até a intervenção de fatores externos em muitas doenças, como, por exemplo, no câncer de mama e também na insuficiência coronariana.

Cerca de 99,5% do código genético das pessoas é idêntico. Ou seja, se compararmos 200 genes de duas pessoas, em média apenas um será diferente. Vale lembrar que o genoma humano consiste de cerca de 6 bilhões de "letras", arranjadas em 23 pares de cromossomos. Cada cromossomo contém uma molécula de DNA, uma longa sequência de quatro moléculas identificadas pelas letras A, C, T e G. São essas as "letras" do genoma. A ordem em que essas quatro moléculas aparecem determina o gene da pessoa.

Cada ser humano tem uma sequência específica, a sua assinatura genética. O que as novas tecnologias fazem é ler essa sequência de letras.

Claro, não são lidas todas as letras. Em geral, apenas 500 mil, do total de 6 bilhões. Dessa amostra, espera-se encontrar as "palavras" que podem ser identificadas com diferentes doenças.

Para que a técnica funcione, é necessário saber quais são as palavras. Em alguns casos, como a hemofilia, isso não é tão complicado. Basta obter uma amostra de, digamos, centenas de pessoas saudáveis e centenas de pessoas com a doença, comparar trechos dos genes e identificar padrões em comum nas pessoas com a doença que não aparecem no outro grupo.

Na prática, as coisas não são tão simples. A assinatura de muitas doenças é desconhecida ou incompleta, ou mesmo variável. Portanto, os resultados são expressos estatisticamente e incluem também o efeito de fatores ambientais no curso da doença. Por exemplo, fulano tem 22% de probabilidade de contrair diabetes tipo 2, uma doença na qual apenas 26% dos casos são ligados a fatores genéticos. Neste caso, fatores ambientais -o que a pessoa come, a sua qualidade de vida- afetam mais do que fatores genéticos.

Espero que os planos de saúde não comecem a usar esses estudos para calcular o valor de suas apólices. É bom interpretar os resultados atuais como sugestões.

Por outro lado, a rapidez com que a pesquisa em genética evolui promete mesmo uma revolução na prevenção e detecção de doenças. Esperta essa madame Zoé.

Raridade não é milagre

Pessoas podem querer achar lugar para a fé na ciência, mas a vida não é esse lugar

Talvez a confusão entre um fenômeno raro e um milagre seja inevitável, sobretudo se a pessoa for religiosa, procurando na fé respostas para questões que a ciência ainda não respondeu. Mas não deveria ser.

Na semana passada, escrevi sobre uma hipótese científica chamada "Terra Rara". Segundo ela, os avanços das ciências físicas e biológicas apontam para um fato um tanto curioso e de extrema importância: ao contrário do que supõem muitos cientistas, a Terra é um planeta raro.

Por raridade, aqui, quero dizer que nosso planeta tem uma série de propriedades que favorecem a vida e que, tomadas juntas, são bastante difíceis de serem reproduzidas em planetas e em suas luas na nossa ou em outras galáxias. Segundo a hipótese, a raridade da Terra implica na raridade de formas de vida extraterrestre complexas, ou seja, na raridade de seres multicelulares, como insetos ou mamíferos (e seus primos alienígenas).

Os autores da hipótese, Peter Ward e Donald Brownlee, não questionam se bactérias podem ser relativamente fáceis de encontrar em outros planetas e luas que tenham água líquida, química favorável e fontes de energia capazes de manter seu metabolismo.

Mas Ward e Brownlee insistem que "monstros" ou ETs inteligentes devem ser muito raros.
A conclusão imediata é que, se a hipótese estiver correta -e eu acho que está, por motivos que explorarei em novo livro que será publicado em 2010-, o homem (ou melhor, os humanos) volta a ser importante. Volta porque, como sabemos, antes de Copérnico sugerir que o Sol, e não a Terra, é o centro do cosmo (ao menos o cosmo do século 16), a Terra e, consequentemente, o homem, era o centro da Criação. Esse antropocentrismo antiquado e de base religiosa não tem nada a ver com o novo antropocentrismo (humanocentrismo seria melhor) que estou propondo.

Esse esclarecimento é importante.

Logo após a minha coluna da semana passada ter aparecido, recebi mensagens de vários leitores agradecendo-me por justificar sua crença de que fomos criados por Deus. Ou seja, pessoas ávidas por uma justificação científica para a sua fé em Deus veem a afirmação de que a vida complexa é rara no cosmo como prova de que deve ter surgido milagrosamente por intervenção sobrenatural.

Entendo a necessidade de pessoas quererem achar um lugar para a sua fé na descrição científica do universo.

Mas a raridade da vida complexa e de seres inteligentes não é esse lugar. O fato de um evento ser raro, ou de baixa probabilidade, não faz com que não possa ser explicado por argumentos científicos. Raridade não é milagre.

Achar uma orquídea florescendo na avenida Paulista, ver um tucano sobrevoando o aeroporto de Congonhas, ganhar na loteria, engravidar aos 44 anos ou ver a explosão de uma supernova são todos eventos raros. Nenhum deles é um milagre sobrenatural, embora possa ser tentador para alguns atribuí-los a algo inexplicável.

Essa é a diferença fundamental entre ciência e fé. Na fé, o raro é atribuído a causas sobrenaturais. Na ciência, é um fenômeno natural de pouca frequência. Se a vida complexa for rara no Universo, nós passamos a ser a exceção, não a regra. Apesar de ser tentador atribuir nossa raridade (ou a dificuldade dos vários passos evolucionários até a vida complexa) a um milagre sobrenatural, mais significativo é compreender a importância de sermos um raro acidente da Natureza.

Em vez de darmos graças a Deus por estarmos aqui, devemos tomar nosso destino em nossas mãos e fazer todo o possível para preservar a vida nesse planeta e, por que não, espalhá-la pelo Universo.

Terra rara

Mesmo a emergência de vida unicelular é um mistério completo

No ano 2000, dois cientistas americanos publicaram um livro de extrema coragem intelectual: "Rare Earth -Why Complex Life Is Uncommon in the Universe" (Terra Rara -Por que a Vida Complexa é Rara no Universo). Nele, Peter Ward e Donald Brownlee argumentaram que, contrariamente às expectativas de muitos, a Terra é um planeta raro, e a vida, especialmente a vida complexa, mais rara ainda. Seu argumento é baseado na profunda relação entre a evolução da vida e o ambiente terrestre. Claro, suspeitava-se há muito que a vida depende de uma série de circunstâncias climáticas e geológicas. Mas nos últimos 20 anos, descobertas em várias áreas, da geofísica à astronomia, demonstraram que essa relação é crucial. Os avanços vão em duas direções. Por um lado, a descoberta de seres "extremófilos", bactérias capazes de sobreviver em ambientes tradicionalmente considerados extremamente hostis à vida, como o frio e o calor extremos, ausência de luz e oxigênio, ou ainda altíssimos níveis de radioatividade, mostram que a vida é extremamente maleável, ao menos no nível dos seres unicelulares. Com isso, ganhou força o argumento de que se procurarmos nos ambientes exóticos do nosso sistema solar, nas planícies áridas e expostas à radiação de Marte, no subsolo marciano, ou nos oceanos sob a superfície gelada de Europa, talvez possamos encontrar algo digno de ser chamado de vida. Dado que as leis da física funcionam pelo Universo afora, e que as estrelas forjam os mesmos elementos químicos pela vastidão do espaço, ao menos os ingredientes básicos da vida devem existir com certa facilidade. O consenso é que se acharmos planetas parecidos com a Terra, com água líquida e uma boa concentração de elementos químicos, alguma forma de vida alienígena será encontrada.

Ward e Brownlee não questionam isso. Por outro lado, o que vemos é que a vida na Terra passou por vários estágios de complexidade cada vez maior. Cada um desses "pulos" necessita de condições muito difíceis de serem reproduzidas com frequência. Mesmo a emergência de vida unicelular é ainda um mistério completo. Não sabemos como moléculas se organizaram para criar uma entidade viva. Mas digamos que esse processo seja relativamente fácil de ser atingido; afinal, o que vemos aqui na Terra é que os bombardeios cósmicos mais intensos cessaram há 3,9 bilhões de anos e os primeiros sinais de vida datam de 3,5 bilhões de anos, ou até 3,8 bilhões de anos. Bem rápido. O próximo passo, a formação das primeiras células procariotas, envolve também etapas desconhecidas. Esses seres reinaram sobre a Terra por quase 2 bilhões de anos, quando os seres eucariotos, ainda unicelulares, começaram a surgir. Esses dois tipos de criatura contribuíram para mudar o planeta. Por meio de uma fotossíntese simplificada, geraram o oxigênio que tornou possível o próximo passo, a formação de seres multicelulares. Entra a Terra. Sem gás carbônico na atmosfera, não seria possível regular a temperatura de modo a manter a água líquida por bilhões de anos. Sem a Lua, o ângulo de rotação da Terra em torno de si mesma variaria continuamente e as estações do ano não existiriam. Sem um campo magnético, seres vivos sofreriam doses letais de radiação do espaço. A lista é longa, e a probabilidade de encontrarmos planetas como a Terra é muito pequena. Se Ward e Brownlee estiverem certos, a vida complexa é uma raridade. A vida inteligente, mais ainda. Seria uma volta ao antropocentrismo da Antiguidade, mas com uma diferença fundamental. Agora sabemos por que somos importantes.

Consciência cósmica

Será que a vida inteligente não passa de uma coincidência?

Não há dúvida de que nós, seres humanos, temos a necessidade de encontrar significado em tudo o que fazemos. Tudo tem (ou deveria ter) uma causa por trás, algo que justifica uma ação ou uma reação.

Uma doença é causada por um agente -por exemplo, um vírus. Fazemos ginástica para estar em forma. Procuramos ter amigos, prazer, amor na tentativa de viver nossas vidas da melhor forma possível. Quando nos perguntamos sobre as causas das coisas, do mundano ao mais profundo, nós esperamos uma explicação, algo que faça sentido.

Tradicionalmente, as perguntas ditas mais profundas eram relegadas a explicações religiosas ou míticas, lançando mão de agentes sobrenaturais.

Como o mundo surgiu? E a vida? Existe alguma razão para estarmos aqui?

Ou a existência não passa de acidente?

Hoje a ciência também encara essas questões. Dentre as mais fascinantes, talvez a de maior significado para nós seja a relação (ou não) entre a mente, a vida e o Universo. Será que a vida, em particular a vida inteligente, não passa de uma coincidência, resultado de inúmeros acasos sem nenhuma razão de ser? Ou será que estamos aqui (talvez juntamente com outras inteligências) por algum motivo?

Descontando a versão bíblica de que estamos aqui criados segundo a imagem de um Deus onipotente ou que estamos vivendo o nosso inevitável carma, existem várias respostas de cunho científico. Apesar de não sabermos se alguma delas está certa, a discussão é frutífera, trazendo à tona aspectos importantes do pensamento científico contemporâneo. Sem tentar ser exaustivo, eis algumas delas. Em futuros textos voltarei ao assunto.

1. O cosmo é único, resultado de uma estrutura matemática que a física teórica vislumbra em raros momentos. Por trás da enorme diversidade das coisas, em particular da matéria e das suas propriedades, existem leis bem determinadas e eternas que ditam desde a existência do Universo ao valor da carga e da massa do elétron.

Se algum dia obtivermos essa teoria unificada, a teoria de tudo, teremos chegado ao ápice da racionalidade, decifrando o código secreto da natureza.

(A "mente de Deus" como Hawking e outros afirmam.) Segundo essa visão, a vida e a mente são acidentais, já que a física e a química têm pouco ou nada a dizer sobre a emergência da vida.

2. O cosmo é um dentre possivelmente infinitos outros, todos parte de um multiverso. Em cada um deles, as propriedades físicas são diferentes.

Apenas em alguns poucos a vida é possível. Algumas versões das teorias unificadas preveem a existência, ou são compatíveis, com o multiverso. Os unificadores mais radicais afirmam que, se o Universo é único, o multiverso não pode existir. De qualquer forma, uma das dificuldades dessa visão é encontrar um critério seletivo que justifique de forma natural a nossa existência. Uma teoria na qual tudo é possível explica muito pouco.

3. Existe um princípio vital, alguma lei que ainda desconhecemos, que explica a existência da vida no Universo.

Essa versão apela para a teleologia, afirmando que o cosmo é de alguma forma responsável pela existência da vida e, em particular, da vida inteligente. Mesmo dentro de uma formulação científica, fica difícil separar essa visão da visão religiosa, onde causas são atribuídas a um princípio criativo divino. Por outro lado, como vários exemplos históricos mostram, o que hoje chamamos de mágico ou sobrenatural pode, um dia, vir a ser explicado cientificamente. É prudente manter a cabeça aberta.

O contraste é na postura natural versus sobrenatural, ou seja, na capacidade de a ciência oferecer repostas plausíveis à questões dessa natureza.

A certeza da incerteza

No mundo atômico, são probabilidades que contam, não medidas precisas

Todo mundo gosta de ter certeza, de estar sempre certo, de acertar. Para muita gente, principalmente aquelas pessoas que chamamos de teimosas, ou, em casos mais drásticos, de arrogantes, incertezas e dúvidas refletem uma espécie de fraqueza de caráter.

Infelizmente, saber aceitar que é perfeitamente razoável não sabermos tudo, que não precisamos estar sempre certos, requer uma boa dose de humildade. Especialmente quando você é daquelas pessoas que, de modo geral, estão sempre certas, sabem o que querem e não têm paciência para incertezas e imprecisões. Esse tipo de personalidade aparece com frequência por toda parte: nos esportes (como o técnico de vôlei da minha adolescência), nos escritórios e hospitais e, claro, nas universidades.

O grande matemático e físico francês Pierre-Simon de Laplace, que viveu no final do século 18, acreditava tanto na física de Newton que dizia que uma supermente que soubesse as posições e velocidades de todos os átomos que existem poderia usar as leis da mecânica para prever o futuro.

Por exemplo, a mente poderia prever que você estaria lendo essa coluna, qual trecho dela estaria lendo etc. Esse determinismo era o emblema do Universo-relógio, onde tudo estaria predeterminado pelas leis da física.

Claro, nem todo mundo gostou da ideia. O Romantismo, por exemplo, foi uma reação ao racionalismo exagerado do Iluminismo.

Qual era lugar do livre arbítrio, do amor, da dúvida, nesse cosmo-máquina? Segundo esse ultrarracionalismo, incertezas são apenas produto da nossa incapacidade de construir uma mente poderosa o suficiente para englobar toda a realidade. Laplace afirmaria que quanto mais avançarmos o nosso conhecimento, menores serão nossas incertezas sobre o mundo. Imagino que ele ficaria chocado com o que ocorreu no início do século 20, cem anos após a sua morte. Era o tempo da mecânica quântica e da relatividade, onde a noção de saber absoluto foi profundamente questionada.

Especialmente na mecânica quântica, o princípio de incerteza, proposto por Werner Heisenberg em 1927, expressa precisamente a impossibilidade de obtermos informação com precisão absoluta em sistemas de dimensões atômicas. O princípio, em sua versão mas simples, afirma que é impossível medirmos a velocidade e a posição de uma partícula com precisão arbitrária: quanto maior a precisão na medida da posição, menor a precisão na medida da velocidade.
Lembrando que posição e velocidade são exatamente as quantidades de que a supermente precisaria para os seus cálculos determinísticos, vemos que a noção de um determinismo absoluto teve de ser abandonada. No mundo atômico, são probabilidades que contam, não certezas.

A perda de precisão absoluta, a substituição de certeza por probabilidade, incomodou (e incomoda) muita gente. Einstein, por exemplo, morreu convencido de que a teoria quântica, apesar de extremamente bem sucedida em explicar os átomos e suas propriedades, não era a palavra final. Tal como a sua teoria da relatividade veio a generalizar a teoria da gravidade de Newton, ele estava convicto de que uma teoria mais profunda tomaria conta das incertezas quânticas. Muita gente procurou (e procura) por essa teoria, até agora sem sucesso.

De fato, experimentos demonstram que a teoria quântica tal qual a conhecemos hoje é mesmo muito eficiente. Por outro lado, existem ainda muitos mistérios em sistemas quânticos. Mas acho difícil que as incertezas desapareçam. Melhor que seja assim, para mantermos nossa humildade perante a natureza.

Carecas suadas

Buracos negros são menos negros do que se imagina

Talvez nenhum objeto no Universo seja mais enigmático do que os buracos negros. Mesmo Einstein, cuja teoria da relatividade geral prevê a sua existência, não acreditava que eles fossem possíveis. Pudera. No coração dos buracos negros as leis da física deixam de fazer sentido, algo que nenhum físico gosta de contemplar. Na verdade, não são as leis da física que deixam de valer, apenas aquelas reservadas à descrição dos fenômenos clássicos, leia-se familiares de nosso dia-a-dia: no centro de um buraco negro, a física do muito pequeno, a mecânica quântica, tem papel fundamental. E, como mostrou o físico Stephen Hawking, fora dele também.

Segundo a teoria da relatividade geral de Einstein, a matéria encurva o espaço à sua volta e afeta também a passagem do tempo. Quanto maior a concentração de matéria, maior o seu efeito na curvatura do espaço e no fluir das horas. Esses efeitos, embora sempre presentes, se fazem relevantes apenas em casos extremos. Mesmo um planeta como a Terra exerce apenas uma pequena influência sobre o espaço e o tempo.

Mas, com as estrelas, os efeitos já são mensuráveis. Uma das primeiras confirmações da teoria de Einstein foi obtida medindo a deflexão da luz proveniente de estrelas distantes ao passar perto do Sol. Aliás, as medidas foram obtidas em Sobral, no Ceará, durante um eclipse total. Com os buracos negros, a luz não é apenas defletida; ela desaparece por inteiro. Se algo penetra no chamado horizonte de eventos, uma fronteira esférica em torno do buraco negro, jamais sai.

Dessa fronteira para dentro, o caminho é um só: em direção ao centro do buraco negro, ou "singularidade", um ponto onde a gravidade atinge um valor infinito e a estrutura do espaço e do tempo deixa de fazer sentido.

Buracos negros nascem quando estrelas morrem. Não qualquer estrela, mas estrelas bem pesadas, com massas maiores do que a do Sol. Quando as estrelas deixam de gerar calor e radiação, elas começam a implodir devido à própria gravidade. Em estrelas suficientemente pesadas, o processo continua indefinidamente, até que uma enorme quantidade de matéria fica aprisionada num volume mínimo. Por exemplo, para o Sol virar um buraco negro, teria de se contrair até uma esfera de 3 km de raio. Quando a estrela vira um buraco negro, muito de sua massa é ejetada para o espaço.

O resto é "tragado" pela singularidade, como água escoando por um ralo. A diferença é que não existe um cano levando a água para outro lugar. A menos que o buraco negro gire. Nesse caso, pode existir um "buraco de minhoca", uma espécie de garganta cósmica ligando dois pontos distantes do Universo. Tudo indica que é muito difícil manter essas passagens abertas.

Com o colapso da estrela, muita informação desaparece. Uma das questões interessantes da astrofísica moderna é o que ocorre com ela. Segundo as teorias atuais, os buracos negros são de certa forma objetos simples. Tudo o que precisamos para caracterizá-los é a sua massa e a sua rotação. Toda a complexidade da estrela some na singularidade e o que vemos fora do horizonte precisa de apenas dois números para ser descrito. Por isso, dizemos que os buracos negros "não têm cabelo". Hawking calculou que buracos negros são menos negros do que se imagina. Eles emitem radiação com potência inversa à sua massa.

Ou seja, buracos negros são carecas e suam, aos poucos perdendo a sua massa. Com isso, vão ficando cada vez menores, o que leva a uma importante questão: o que ocorre quando o horizonte "evapora" até a singularidade? Será que existem singularidades sem um horizonte à sua volta? Mas isso deixo para outra semana.

Anjos e demônios da ciência

No filme, os cientistas são inocentes e os cardeais são sábios

Como não podia deixar de ser, hoje escrevo sobre o filme "Anjos e Demônios", baseado no romance homônimo de Dan Brown.

Para os leitores que não tiveram a oportunidade de assistir ao filme ou ler o livro, a narrativa trata de um complô para assassinar a cúpula da Igreja Católica durante a escolha de um novo papa. Uma bomba extremamente poderosa foi escondida em algum lugar da famosa basílica de São Pedro, no Vaticano, e irá explodir, a menos que nosso herói, o professor de Harvard especialista na interpretação de símbolos Robert Langdon (Tom Hanks), consiga desvendar uma série de mistérios e pistas.

A bomba, e aqui entra o tema principal do filme, é um artefato que usa uma amostra de antimatéria criada pelos cientistas do Cern, o centro europeu de física de partículas, a casa do LHC, o gigantesco colisor de partículas que deverá entrar em funcionamento em alguns meses. O filme retrata o conflito entre os magistérios que supostamente disputam o domínio da sociedade: a religião e a ciência.

A cena inicial se passa no templo da ciência, onde os seus sacerdotes, os cientistas do Cern, preparam-se para acionar a maior máquina já construída na história. A bela física italiana Vittoria Vetra (Ayelet Zurer) e seu colega, um padre físico (vejam que essa união não é impossível), planejam isolar um pouco de antimatéria.

O ponto é que antimatéria é extremamente rara: o Universo é composto quase exclusivamente de matéria, os átomos formados de partículas elementares como elétrons e quarks (componentes dos prótons e nêutrons). Ainda bem. Partículas de matéria desintegram-se imediatamente quando entram em contato com partículas de antimatéria, transformando-se em raios gama, uma forma de radiação eletromagnética de altíssima energia. Se você apertasse a mão da sua antipessoa, o Brasil desapareceria em instantes.

A bomba que ameaça destruir o Vaticano é feita de antimatéria, roubada do experimento no Cern. No livro, fica claro que a intenção dos físicos é recriar o Big Bang, o momento da criação, transformando mistério em ciência. O padre físico quer provar que Deus existe; os cientistas, que a ciência explica até mesmo o mistério da criação sem a necessidade de interferências sobrenaturais. No meio tempo, a liderança da Igreja Católica pode desaparecer do mapa: o fim da religião pelas mãos da ciência.

Não vou contar o que acontece no filme, para não estragar a surpresa.

Mesmo que o enredo não faça muito sentido do ponto de vista científico, Dan Brown consegue trazer o conflito entre ciência e religião ao grande público, o que acho notável.

Infelizmente, no filme vemos uma tendência a manter estereótipos que me parecem injustos. Existe uma aura de inocência nos cientistas e de sapiência nos cardeais, como se cientistas fossem imaturos e irresponsáveis perante a autoridade moral da igreja.

O templo da ciência parece um brinquedo perante o majestoso templo da igreja. (E, em termos de beleza, não há mesmo o que comparar. Mas a questão aqui é a função de cada um.)
Mas o que define a sociedade moderna? Os "brinquedos" digitais da ciência ou a moral ancestral da religião?

A sabedoria e a moralidade não são província exclusiva da religião. Muitas pessoas sábias e altamente morais não são religiosas. Todos sabem que matar é errado (mesmo que as religiões se esqueçam disso com frequência), e a maioria sabe que devemos amar o nosso próximo. Os desafios que enfrentaremos ao longo deste século, do aquecimento global à crise de energia, serão resolvidos nos templos da ciência e não nos belos templos da religião.

Expansão do Universo

Não existe um lado de fora, o que ocorre é que mais espaço vai sendo criado

Pelas minhas contas, essa é a coluna número 600. Acho que a ocasião merece ser celebrada.
Como são vocês, meus leitores, que mantêm a coluna viva, resolvi escrever sobre um tema que, com frequência, recebo pedidos para abordar de novo: a expansão do Universo.

Dentre as perguntas mais comuns, aqui vão duas das mais populares: se o Universo está em expansão, o que existe do "lado de fora"? Mais Universo? A outra: se o Universo está em expansão, onde fica o centro? Somos nós o centro de tudo? (Deixo outras perguntas para futuras colunas.)

Para começar, o que significa dizer que o Universo está em expansão? Quando ouvimos isso, a imagem que imediatamente vem à mente é a de uma bomba explodindo: do centro da explosão, pedaços de matéria voam em todas as direções.

Essa imagem intuitiva -sem dúvida inspirada pelo nome "Big Bang", dado ao evento que marca a origem do Universo- não tem nada a ver com a expansão cósmica! E causa muita confusão. Quando uma bomba explode, os pedaços voam pelo espaço, se distanciando uns dos outros cada vez mais. O espaço, palco onde ocorreu a explosão (e todos os outros fenômenos naturais), permanece fixo.

Com o Universo, a situação é completamente diferente. O espaço não é mais rígido. É ele que estica com a expansão, como se fosse uma tira elástica. Imagine, então, uma tira elástica bem larga, onde você distribui uma porção de moedas, que são as galáxias.

Esse é o nosso modelo do Universo, em duas dimensões. (A banda elástica tem duas direções, norte-sul e leste-oeste. O espaço em que vivemos tem três, as duas e uma para cima e para baixo. Mas é mais fácil visualizar as coisas só em duas dimensões.) No Universo-elástico, a expansão do espaço equivale ao estiramento da tira elástica. E o que ocorre?

As moedas (galáxias) são carregadas pela expansão da tira elástica. Elas não "voam" como pedaços de dinamite, mas pegam carona no espaço que vai estirando cada vez mais. À medida que isso ocorre, as galáxias vão se distanciando. A expansão do universo é uma expansão do espaço.

O que nos leva à primeira pergunta.

O que existe do "lado de fora"? A resposta é talvez surpreendente: não existe um lado de fora; mais espaço vai sendo criado à medida que a expansão vai ocorrendo. Vamos imaginar que nossa tira elástica é um balão de aniversário, uma esfera. No nosso Universo reduzido a duas dimensões, vivemos na superfície desse balão, em uma das moedas-galáxia, como amebas bidimensionais.

No balão, todos os pontos são equivalentes. O que vemos durante a expansão? Em 1929, Edwin Hubble (cujo nome foi dado ao nosso querido telescópio) mostrou que as galáxias se afastam umas das outras com velocidades que crescem com a distância.

Voltando ao balão, cada galáxia verá a mesma coisa, as outras galáxias se afastando. O balão vai esticando e crescendo, as galáxias vão se afastando e mais espaço vai aparecendo entre elas. Nesse Universo-balão, não existe um "lado de fora"; só existe o balão.

Isso é difícil de visualizar porque sempre insistimos de ver o balão de longe, "de cima", de uma terceira dimensão. Para digerir isso, temos que imaginar que vivemos na superfície do balão, como amebas bidimensionais. Nada de pular pra cima!

Podemos agora responder à segunda pergunta: no balão, todos os pontos são equivalentes; a população de amebas de cada galáxia verá as outras se afastando dela e se achará o centro de tudo. A expansão do Universo não tem um centro; é a mais plena democracia geométrica, onde nenhum ponto é mais importante do que os outros.