Stevie Wonder, Lucrécio e o medo

Estamos cercados por uma escuridão perene

O que Stevie Wonder e Lucrécio, o poeta romano que escreveu "A Natureza do Universo", têm em comum? Mais do que você imagina. Na semana passada, enquanto corria perto da minha casa, ouvi a música "Superstition", de Stevie Wonder. O refrão me chamou a atenção: "Quando você acredita em coisas que não entende, então você sofre; a superstição não é o caminho".

Eis o que Lucrécio escreveu sobre o mesmo tópico, mais de 2.000 anos atrás: "As pessoas vivem aterrorizadas porque não compreendem as causas por trás das coisas que acontecem na Terra e no céu, atribuindo-as cegamente aos caprichos de algum deus".
 

Lucrécio estava propondo um novo modo de pensar o mundo, baseado na filosofia atomística dos pré-socráticos Leucipo e Demócrito. "Pense", diria Lucrécio, "tente encontrar explicações para os fenômenos naturais dentro da própria natureza; não é necessário atribuí-los a causas sobrenaturais". A canção de Stevie Wonder diz algo semelhante, de modo bem mais popular e divertido.
 

Com a chegada da ciência, os mecanismos da natureza tornaram-se mais transparentes. O papel de Deus como criador e controlador do mundo foi diminuindo de importância: a natureza seguia certas leis racionais, que os homens podiam descobrir. Claro, existiam muitas questões em aberto: a morte, a vida, o mistério da alma e o da criação do mundo.

No final do século 18, a fixação iluminista pela razão começou a falhar. Os românticos acusaram os cientistas de tirarem o encanto da natureza com suas equações, de "desfiarem o arco-íris", nas palavras do poeta John Keats. Na verdade, as coisas não eram tão simples; como escreveu Richard Holmes no excelente "A Era do Encanto" (do inglês "The Age of Wonder"), os românticos tinham enorme fascínio pela ciência, especialmente quando lidava com as questões mais profundas. Esse é o mesmo fascínio pela ciência que atrai o público hoje.
 

(E, claro, muitos cientistas também.) Mesmo que a tecnologia digital tenha uma influência muito maior no cotidiano, livros sobre buracos negros e o Big Bang vendem bem mais do que os sobre as maravilhas tecnológicas.
 

Vemos mistérios no céu e na terra e queremos desvendá-los. Será que a ciência pode dar cabo dessa missão? Será que pode explicar "tudo"?

Como argumento em detalhe em meu novo livro "Criação Imperfeita: Cosmo, Vida e o Código Oculto da Natureza", que sai em meados de março, a ciência jamais poderá explicar a realidade por completo. Uma das razões é que simplesmente não podemos conhecer tudo o que existe.

O que sabemos do mundo material é obtido de duas formas: por meio dos nossos sentidos -vemos o Sol, sentimos calor, vemos as cores, ouvimos sons... (mesmo aqui existe um problema, já que nossa percepção da realidade pode ser distorcida)- e, de forma indireta, com nossos instrumentos.

Os limites do conhecimento dependem da precisão desses instrumentos que, apesar de aumentar sempre, é limitada. Ou seja, existe uma região "lá fora", além do que podemos medir, além do que podemos saber.

Mesmo que o círculo do conhecimento cresça sempre, essa região sempre existirá. Estamos cercados por uma escuridão perene. Nossas teorias contam apenas parte da história. Será que devemos então abandonar Stevie Wonder e Lucrécio e abraçar o medo? Não! Quando paramos de perguntar, estagnamos: o círculo do conhecimento passa a nos apertar. Se paramos de perguntar, o desconhecido deixa de ser um desafio e transforma-se num monstro. Talvez nunca saibamos todas as respostas; mas, ao tentar, permanecemos livres.

O estranho multiverso

Como explicar um universo no meio de uma paisagem de universos?

Para quem acha que o nosso Universo (ao menos a parte que podemos ver e estudar com nossos instrumentos) é já bem complicado, gostaria de apresentar o multiverso. Na melhor tradição borgiana, o multiverso é como a Biblioteca de Babel: imagine uma entidade parteira de universos de todos os tipos, alguns absurdamente diferentes do nosso, outros semelhantes. Em alguns, as leis da natureza são distintas das daqui. Em outros, são as mesmas, mas as partículas de matéria têm massas e carga elétrica diferentes.

No multiverso, o tempo não existe. Existe apenas a coexistência dos muitos universos, cada qual com suas propriedades. Universos vão surgindo aleatoriamente, sem qualquer causa determinada, cada qual com seu espaço e seu tempo. Dentre eles está o nosso, especial por ter sido capaz de gerar entidades vivas.
 

O leitor deve estar se perguntando, com razão, de onde vem uma ideia dessas. Afinal, não é todo dia que ouvimos coisas desse tipo, um multiverso repleto de universos. Antes de mais nada, devo afirmar que a ideia habita, ainda, os cantos mais esotéricos das regiões mais especulativas da física teórica: não sabemos se o multiverso existe. Nem é claro que seja possível saber da sua existência, o que faz a física se confrontar com dilema um tanto inquietante: se uma ideia não pode ser confirmada, será que faz parte do cânone da ciência?

Deixando essa questão inconveniente de lado, existem duas correntes de pensamento que levam à ideia do multiverso. Hoje falaremos de uma delas, a hipótese das supercordas, candidata a uma teoria que unificaria as quatro forças fundamentais da natureza, usando um conceito revolucionário: as entidades básicas da matéria não são partículas submicroscópicas mas, sim, pequenas "cordas" que, ao vibrar de diferentes formas, geram as partículas que compõem tudo o que existe. A analogia aqui é com uma corda de violão, que pode gerar notas diferentes vibrando com comprimentos diversos: cada "nota" seria uma partícula.
 

As supercordas vêm sendo exploradas seriamente desde 1984. Apesar da falta total de confirmação experimental, muitos acreditam que sejam o novo Eldorado da física, uma revolução em andamento. Dentre as suas peculiaridades, a teoria só faz sentido se formulada em nove dimensões espaciais, portanto seis a mais do que as que vemos à nossa volta.
 

Para justificar a invisibilidade dessas dimensões a mais, é suposto que sejam minúsculas, indetectáveis pelos nossos instrumentos. O ponto relevante aqui é que geometrias com seis dimensões podem ser muito complicadas. Cada geometria gera uma física diferente quando vista em três dimensões. Nossa realidade material seria determinada pelo arranjo geométrico dessas seis dimensões ocultas.

A existência de um "superespaço" é imaginada, o lar de todas as configurações geométricas possíveis dessas seis dimensões extra, cada qual gerando uma realidade física diferente. O nosso mundo corresponde a uma única solução, a uma geometria específica. O conjunto dessas geometrias coexistindo no superespaço, em torno de 10500 delas, é o multiverso.
 

Ninguém sabe ainda como determinar as propriedades desse multiverso. Cá entre nós, talvez nem seja possível determinar essas propriedades. Mas se for levado a sério, o multiverso representa um desafio: como explicar a existência do nosso Universo no meio dessa paisagem semi-infinita de universos? Será que nós, seres humanos, somos especiais? Ou será que somos apenas um acidente cósmico? Aqui, as opiniões divergem e meu espaço para hoje acaba...

O Homem e o Universo

Somos criaturas espirituais num cosmo que só mostra indiferença

Algo paradoxal ocorre quando nos deparamos com nossa "pequenez" perante a Natureza.
Por um lado, vemo-nos como seres especiais, superiores, capazes de construir tantas coisas, de criar o belo, de transformar o mundo através da manipulação de matéria-prima, da pedra bruta ao diamante, da terra inerte ao monumento cheio de significado, dos elementos químicos a plásticos, aviões, bolas e pontes. Somos artesãos, meio como as formigas, que constroem seus formigueiros aos poucos, trazendo coisas daqui e dali, erigindo seus abrigos contra as intempéries do mundo.

Por outro lado, vemos nossas obras destruídas em segundos por cataclismas naturais, prédios que desabam, cidades submersas por rios e oceanos ou por cinzas e lava, nossas criações arruinadas em segundos, feito os formigueiros que são achatados sob as sandálias de uma criança, causando pânico geral entre os insetos.

O paradoxo se intensifica mais quando olhamos para o céu e vemos a escuridão da noite ou o azul vago do dia, aparentemente estendendo-se ao infinito, uma casa sem paredes ou teto, sem uma fronteira demarcada. E se pensamos que cada estrela é um sol, e que tantas delas têm sua corte de planetas, fica difícil evitar a questão da nossa existência cósmica, se estamos aqui por algum motivo, se existem outros seres como nós -ou talvez muito diferentes- mas que, por pensar, também se inquietam com essas questões, buscando significado num cosmo que só mostra indiferença. 

O que sabemos dos nossos vizinhos cósmicos, os outros planetas do Sistema Solar, não inspira muito calor humano. Vemos mundos belíssimos e hostis à vida, borbulhantes ou frígidos, cobertos por pedras inertes ou por moléculas que parecem traçar uma trilha interrompida, que ia a algum lugar mas, no meio do caminho, esqueceu o seu destino. Só aqui, na Terra, a trilha seguiu em frente, criou seres de formas diversas e exuberantes, compromissos entre as exigências ambientais e a química delicada da vida.

Se continuarmos nossa viagem para longe daqui, veremos nossa galáxia, soberana, casa de 300 bilhões de estrelas, número não tão diferente do total de neurônios no cérebro humano. A pequenez é ainda maior quando pensamos que a Terra, e mesmo o Sistema Solar inteiro, não passa de um ponto insignificante nessa espiral brilhante que se estende por 100 mil anos-luz. Porém, se o que vemos no Sistema Solar, a incrível diversidade de seus planetas e luas, é uma indicação, imagine que surpresas nos esperam em trilhões de outros mundos, cada um um grão de areia numa praia.

Ao olhar para o Universo, o homem é nada. Ao olhar para o Universo, o homem é tudo. Esse é o paradoxo da nossa existência, sermos criaturas espirituais num mundo que não se presta a questionamentos profundos, um mundo que segue, resoluto, o seu curso, que procuramos entender com nossa ciência e, de forma distinta, com nossa arte.

Talvez esse paradoxo não tenha uma resolução. Talvez seja melhor que não tenha. Pois é dessa inquietação do ser que criamos significado, conhecimento e aprendemos a lidar com o mundo e com nós mesmos. Se respondemos a uma pergunta, devemos estar prontos a fazer outra. Se nos perdemos na vastidão do cosmo, se sentimos o peso de sermos as únicas criaturas a questionar o porquê das coisas, devemos também celebrar a nossa existência breve. Ao que parece, somos a consciência cósmica, somos como o Universo pensa sobre si mesmo.

 

Dedico esse texto ao meu querido Luiz, que hoje faz 60 anos.

Ciência, religião e o Haiti

A realidade é crua: a natureza não precisa de nós

É impossível encontrar palavras para descrever a tragédia no Haiti. De longe, lemos depoimentos e jornais. Assistimos às notícias na TV, chocados em ver uma população inteira em profunda agonia, num estado de total fragilidade e de caos. Crianças perdidas de seus pais (ou órfãs) e milhares de pessoas morrendo de fome e sede.
 

Gangues de jovens -mais de 50% da população tem menos de 18 anos- atacando aqueles que tem algo para comer ou tentando roubar tudo o que podem. Nenhuma água, gasolina ou qualquer forma de comunicação. A vida forçada a parar por completo, um apocalipse real, provocado por forças muito além do nosso controle.

Mesmo que a ciência possa explicar as causas dos terremotos e das erupções vulcânicas, permanece incapaz de prever quando irão ocorrer. Saber a localização das falhas geológicas onde os terremotos ocorrem claramente não é suficiente. Modelos e explicações permanecem especulativos. Por exemplo, existe uma proposta que terremotos tendam a ocorrer quando há um aumento na força das marés, como em torno da época de um eclipse. De fato, um eclipse anular ocorreu três dias após o terremoto do Haiti. Infelizmente, previsões dessa natureza raramente são precisas o suficiente para salvar vidas.

A Terra é um planeta ativo, borbulhando em suas entranhas, com uma crosta formada de placas que tendem a mudar de posição em busca de um maior equilíbrio quando a pressão subterrânea aumenta. Obviamente, fazem isso sem dar a menor importância para a destruição que causam. Cataclismos naturais, como o do Haiti ou o tsunami de 2004 no oceano Índico, que causou em torno de 230 mil mortes, expõe a crua realidade da vida na Terra: precisamos da natureza, mas a natureza não precisa de nós. No nosso desespero, e sem poder prever quando cataclismos dessa natureza irão ocorrer, atribuímos tais eventos a "atos divinos". Nisso, não somos muito diferentes de nossos antepassados, que associavam divindades a quase todos os aspectos e fenômenos do mundo natural.

Talvez a transição do panteísmo ao monoteísmo, sobretudo no ocidente, tenha removido Deus do contato mais direto com os homens, relegando-o a uma presença etérea, distante da realidade do dia-a-dia. Mas muitos continuam atribuindo o que não entendem a "atos divinos", seguindo a receita tradicional do "deus das lacunas": a fé começa onde a ciência termina.

Talvez faça mais sentido associar esses cataclismos a uma indiferença divina. É horripilante testemunhar a crueldade -e até mesmo a estupidez- de certos homens de fé nesses momentos difíceis. Um exemplo é do pastor evangélico americano Pat Robertson, que recentemente atribuiu o terremoto a uma punição divina contra o povo haitiano, que supostamente assinara um pacto com o diabo para conseguir obter sua independência dos franceses. Nossos antepassados nas cavernas teriam concordado.

Dentro do contexto desta coluna, a tragédia provocada pelo tremor no Haiti nos ensina ao menos duas coisas. Primeiro, que a ciência tem limites, e que existe muito sobre o mundo que ainda não sabemos. Porém, não é por isso que devemos atribuir o que não sabemos explicar a atos sobrenaturais. Nossa ignorância deve abrir caminho ao conhecimento e não à superstição. Segundo, aprendemos que a vida -e aqui estamos nos incluindo- é extremamente frágil e deve ser protegida a todo custo. Nosso planeta, apesar de demonstrar fúria ocasionalmente, é nossa única morada viável. Devemos tratá-lo com o respeito que merece.

Espelho extraterrestre

Aos 50 anos, o programa Seti continua ativo e dividindo opiniões

Em 1960, o rádio-astrônomo americano Frank Drake organizou uma conferência meio às pressas, com um tema um tanto incomum: a possibilidade de detectar a existência de civilizações extraterrestres sem irmos até o planeta deles (ou eles até o nosso). Um ano antes, havia começado o programa Seti (Busca por Inteligência Extraterrestre, sigla em inglês), com o uso de telescópios capazes de detectar ondas de rádio emitidas, em princípio, por outros seres interessados em comunicação.
 

A ideia do projeto era simples: se outras civilizações inteligentes são parecidas conosco, terão, também, criado tecnologias como o rádio e a TV, que dependem da emissão e da recepção de ondas eletromagnéticas. Essas ondas viajam na velocidade da luz, a 300 mil quilômetros por segundo. Portanto, em oito minutos, uma onda viaja da Terra até o Sol, pois a distância do Sol à Terra é de oito minutos-luz. Em quatro anos e meio, a onda chega à nossa estrela vizinha, Alfa Centauri, pois ela se localiza a 4,5 anos-luz daqui. Se nós, após apenas 400 anos de ciência, podemos fazer isso, sem dúvida outras inteligências espalhadas pelo cosmo também devem ser capazes de fazê-lo. Era só ligar os detectores e ficar ouvindo, esperando pelo primeiro "alô".

Passados 50 anos, o projeto Seti continua ativo. Sua história tem sido meio turbulenta, dividindo as opiniões de cientistas e do público em geral. Existem aqueles que acham que o projeto é uma grande perda de tempo e de dinheiro. Como interpretar sinais de vida inteligente extraterrestre? Que "língua" eles falam? E se não tiverem o menor interesse em serem detectados ou de emitir ondas de rádio fora do seu sistema solar? Qual seria o sinal típico que poderíamos esperar de outras formas de inteligência? Será que todas inteligências pensam de forma semelhante?

Fora isso, não é nada óbvio, dizem os críticos, que exista vida extraterrestre inteligente em nossa vizinhança cósmica, e muito menos com habilidades tecnológicas. Afinal, em 4,5 bilhões de anos desde a origem da Terra, só nos últimos cem é que chegamos a esse ponto! Existem outras críticas, mas essas já dão uma ideia.

Por outro lado, os defensores do projeto dizem que só podemos ter certeza de que a busca será infrutífera se tentarmos: quem não arrisca não petisca. O impacto da descoberta de vida extraterrestre inteligente (ou da vida não inteligente, mas essa é uma outra história) seria tão épico e transformador que os esforços valem à pena. O apelo popular é imenso. Tanto assim que, em 2007, a Nasa resolveu reiniciar o fomento ao projeto Seti, que havia sido suspenso na década de 1990. E o projeto tem crescido, graças ao entusiasmo de investidores privados. Por exemplo, Paul Allen, cofundador da Microsoft, doou US$ 25 milhões ao projeto.

Com o dinheiro, cientistas estão construindo uma gigantesca rede de detecção de ondas de rádio nas montanhas da Califórnia que terá 42 telescópios quando concluída, cada um com uma antena parabólica de sete metros de diâmetro. A busca está se diferenciando. Não são mais só ondas de rádio: astrônomos também procuram detectar pulsos de laser emitidos de outros sistemas estelares ou por projetos de engenharia em megaescala, algo que uma civilização avançada poderia fazer.

Por exemplo, extraterrestres com telescópios ultrassensíveis poderiam ver a muralha da China ou as luzes na superfície da Terra. Até mesmo lixo espacial está entrando na lista. O que prova um ponto interessante: vamos buscar nos ETs o que encontramos aqui. Nossa busca é limitada pelo que sabemos. Fico imaginado o que esses ETs estarão fazendo em cem anos.

Avatar

Não temos a opção de ir a outro planeta atrás de recursos que esgotamos

O tão comentado filme de James Cameron, "Avatar", explodiu nas telas terráqueas em dezembro. Parece que já arrecadou mais de US$ 1 bilhão, superando seus enormes custos (US$ 237 milhões na produção e mais US$ 150 milhões de marketing e promoção).
 

O que se poderia esperar do diretor de "Exterminador do Futuro", "Alien" e "Titanic"? Com certeza, muita ação e efeitos especiais. E uma história que não inspira muito. Pelo menos, essa era a minha expectativa antes de assistir ao filme.

Sem dúvida, ação e efeitos especiais não faltaram. As técnicas de computação gráfica são revolucionárias e iniciam uma nova fase na história da cinematografia. Mas me enganei na história. Extremamente oportuna e necessária, a criação de Cameron faz, de forma muito bela e eficiente, o que milhares de cientistas vêm tentando há anos: mostrar às pessoas os riscos da exploração desordenada das fontes de riqueza de um planeta.

O que se passa em Pandora, um planeta distante (aparentemente uma lua de um planeta gasoso), é uma metáfora para o que acontece aqui na Terra. Alguns podem até afirmar que é óbvia demais, quase trivialmente revivendo os antigos filmes de faroeste. A diferença é que, agora, os "mocinhos" são os malvados e os "índios" são os bonzinhos. Mas, às vezes, é necessário simplificar a mensagem para que seu conteúdo atinja o objetivo desejado. Kevin Costner fez o mesmo em "Dança com Lobos".

O filme é um dos mais belos que já vi. As árvores majestosas e seus "espíritos", uma representação da hipótese Gaia -segundo a qual a Terra como um todo é um ser vivo- são pura poesia visual. Um paraíso inspirado por visões de uma floresta tropical não tão diferente da nossa Amazônia.

O time corporativo, interessado em explorar a qualquer custo o minério que existe sob as vilas dos Na'Vis-os habitantes azuis de três metros de altura que vivem em completa união com a natureza -representa a cobiça das corporações multinacionais que invadem terras distantes para fazer o mesmo, pouco ligando para as tradições e costumes locais.

O filme me fez pensar nas indústrias farmacêuticas norte-americanas e europeias e seu interesse em extrair conhecimento e riqueza da medicina nativa e da biodiversidade da Amazônia e de outras florestas.

Seguindo a tradição das histórias de extraterrestres, o filme de Cameron usa sua existência como um espelho de nós mesmos, das nossas ações -ou, ao menos, das ações de potências expansionistas- contra os povos nativos. A mesma temática do encontro dos europeus com os nativos das Américas e da África.

A mensagem do filme é simples: se não controlarmos o ritmo em que estamos explorando as riquezas do nosso planeta, em breve não teremos mais o que explorar. Como o zinco, por exemplo, que deve se esgotar em torno de 2040. Outros metais têm o mesmo destino.
No filme, temos a opção de ir a outro planeta encontrar o que não temos aqui. O metal "unobtainium" (que significa "que não pode ser obtido") é uma óbvia metáfora para qualquer preciosidade rara por aqui.

A realidade, infelizmente, é que não temos esse tempo todo. E nem a opção de irmos a um outro planeta. Temos que resolver nossos problemas por aqui mesmo. E o mais rápido possível.

No filme, a natureza, a força vital que move Pandora, junta-se aos nativos e ajuda a derrotar o exército corporativo. Na Terra, estamos sozinhos nessa guerra contra nós mesmos. Como escrevi antes, somos nossos piores inimigos e nossa única esperança. A natureza não vai nos ajudar.

A pressa do tempo

A assimetria na qual o presente vira passado é a marca do cosmo e da vida

Oano de 2009 passou. Para mim ao menos e, imagino, para muitos leitores, passou rápido demais. Aconteceram tantas coisas nesse ano quanto nos outros -talvez um pouco mais ou um pouco menos-, mas a percepção que temos é de que foi tudo mais rápido, que o tempo parece estar com pressa, atrasado para chegar a algum lugar.
 

Volta e meia, alguém me escreve perguntando se o tempo pode passar mais rápido. A questão é interessante, já que envolve nossa percepção do tempo psicológico e como ela difere da representação do tempo físico.
 

O tempo é uma medida de mudança. Se nada ocorre, o tempo se faz desnecessário. Portanto, no plano pessoal, percebemos a passagem do tempo nas mudanças que ocorrem à nossa volta e na nossa pessoa. O que torna a discussão interessante é que a "percepção" da passagem do tempo não precisa ser através dos cinco sentidos, como é o caso de outras percepções. Por exemplo, podemos determinar se algo está quente ou frio, perto ou longe, claro ou escuro, barulhento ou quieto, doce ou salgado, usando os nossos sentidos. Mas se nos isolássemos completamente, de modo a bloquear qualquer tipo de sensação sensorial de fora para dentro, ainda poderíamos perceber a passagem do tempo através dos nossos pensamentos. Na nossa cabeça, o tempo nunca para.
 

Dizem que a geometria veio das medidas de distância e os números vieram da passagem do tempo. Sendo assim, a percepção do tempo é ligada à à passagem: existe uma ordenação de eventos, coisas que acontecem uma após as outras. Os números nos ajudam a contá-las e à pô-las em ordem. Mas, para que seja possível ordenar eventos -o que vem antes de quê- precisamos lembrar o que ocorreu.
 

Logo, a percepção do tempo depende fundamentalmente da memória. Se nossas memórias desaparecessem por completo, nossa percepção da passagem do tempo se transformaria: voltaríamos a ser como bebês, e cada dia seria imensamente longo, cheio de memórias sendo acumuladas, baseadas nas tantas novidades que a vida oferece. Quanto mais temos para descobrir, mais memórias para criar, mais devagar o tempo passa. Na verdade, o tempo passa sempre do mesmo jeito, segundo após segundo. Mas nossa percepção dessa passagem depende do nível de envolvimento que nosso cérebro tem com a experiência que estamos tendo. A relatividade psicológica da passagem do tempo depende de quão nova a experiência é. Rotinas, a falta de novidade, faz com que o tempo acelere.
 

Na física a situação é diferente. O tempo é uma quantidade fundamental, que não pode ser definida em termos de outra quantidade. Um segundo, a unidade universal de tempo para a humanidade, é definido como sendo 9.192.631.770 oscilações entre dois níveis do átomo de césio-133. Bem diferente do tique-taque dos relógios mecânicos, que não são muito confiáveis. Einstein, explicando a relatividade de forma coloquial, disse uma vez que se estamos ao lado de uma bela garota, uma hora passa em um segundo; se pomos a mão no fogão quente, um segundo parece ser uma hora.

Vemos a passagem do tempo se manifestando nos céus a cada dia, dada a periodicidade dos fenômenos astronômicos. A expansão do Universo, quem vem ocorrendo há 13,7 bilhões de anos, mostra que mesmo no nível cósmico existe uma direção bem definida de tempo, do passado ao futuro. Essa assimetria do tempo, na qual o presente vira passado e o futuro vira presente, é a marca do cosmo e da vida. Se quisermos desacelerar sua passagem, é bom criarmos experiências novas. Por exemplo, aprender a tocar um instrumento ou estudar física.

A elusiva matéria escura

Em ciência, só sabemos o que podemos medir

Na semana retrasada, cientistas do experimento CDMS, localizado numa mina abandonada no estado de Minnesota, nos EUA, divulgaram os esperados resultados de um experimento que realizam. Seu objetivo é capturar exemplares da elusiva matéria escura, que, estima-se, compõe aproximadamente 84% da matéria cósmica. Apesar de a sua existência ter sido conjeturada no início da década de 1930, nenhuma detecção foi realizada até agora.
 

A dificuldade é que esse tipo de matéria não tem nada a ver com a matéria comum, da qual somos feitos nós e tudo aquilo que vemos à nossa volta e nos céus. Como sabemos, a matéria normal é feita de átomos, e estes, de elétrons, prótons e nêutrons. Essas três partículas interagem entre si de modos diversos, devido à ação de quatro forças fundamentais: a gravidade, o eletromagnetismo e as forças nucleares forte e fraca, que só se manifestam a distâncias nucleares. "Detectar" uma partícula significa medir o seu efeito em outras, o que ocorre através de uma ou mais dessas quatro forças. Em geral, uma detecção envolve uma colisão entre duas ou mais partículas.
 

Essa colisão transfere energia e momento de uma partícula à outra, e essa transferência pode ser medida. Nas colisões normais, partículas são atraídas ou repelidas por uma ou mais das forças, especialmente a eletricidade e as forças nucleares forte e fraca. O desafio com a detecção de partículas de matéria escura é que sentimos sua presença apenas através da sua massa.
 

E os efeitos da gravidade são extremamente pequenos em escalas atômicas. Sabemos que a matéria escura existe devido ao seu efeito gravitacional sobre a matéria comum: vemos objetos luminosos se comportarem como se estivessem respondendo à atração gravitacional de coisas invisíveis. Por exemplo, galáxias giram mais rapidamente do que deveriam se toda a sua massa fosse apenas aquela feita de átomos. Elas são envoltas numa espécie de véu de matéria escura que modifica a sua rotação.
 

É esse véu que nos fornece as partículas de matéria escura que podem ser detectadas na Terra. À medida que viajamos pelo espaço, atravessamos o véu de matéria escura. Em geral, suas partículas passam direto pela Terra, como se fossem fantasmas. Muito raramente, uma delas pode se chocar com a matéria comum e transferir a sua energia e o seu momento.
 

O laboratório no fundo da mina em Minnesota contém detectores resfriados a baixíssimas temperaturas para eliminar todo o tipo de vibração. Estar nas entranhas da Terra ajuda a filtrar outras partículas indesejadas que também interagem fracamente com a matéria. O desafio é que, mesmo assim, as colisões com as hipotéticas partículas são muito raras, apenas algumas por ano. E elas devem ser diferenciadas de colisões com nêutrons.
 

Apesar da enorme expectativa, a declaração dos cientistas do CDMS foi muito cautelosa; apenas dois sinais suspeitos, que poderiam ser matéria escura, mas que têm também uma probabilidade razoável de ser apenas dois nêutrons comuns.

Devo congratular os cientistas por terem resistido à tentação demasiado humana de inflar seus resultados. Quando se dedica anos de uma carreira a um experimento, é muito difícil não se deixar levar pela empolgação e pela pressão de mostrar resultados revolucionários. A detecção é inconclusiva, sendo útil para limitar as massas e as interações das partículas candidatas. Mas a busca continua, os detectores estão sendo refinados e, no ano que vem terão maior precisão. Talvez a próxima declaração do grupo seja mais positiva. Em ciência só sabemos o que podemos medir.

Is Time In A Hurry?

Time keeps on flipping into the future. (Carl de Souza / AFP/Getty Images)

By Marcelo Gleiser

Well, 2009 is almost over. To me at least, and I bet to most of you, it went way too fast. On average, it was a year like any other, with some new things to celebrate and others to lament. (I'll abstain from listing them. Each person has her own list.) But it's hard to shake off the feeling that everything happened faster, that time seems to be in a hurry to get somewhere. Sometimes, people ask me if it's possible, from a physics perspective, for time to be passing faster. It can't.

According to the theory of relativity, time can slow down but not speed up. There are a few ways to do this. For example, you may move faster than other people. If you get to speeds close to the speed of light, time will slow down for you relative to the others. Hard to do, as the speed of light is a whopping 186,400 miles per second, in round numbers. Or, you may go live on the surface of the Sun. Time there would tick slower than here as well. But that's really not what people have in mind when they wonder about time. The question is about our psychological perception of time. And I am sure many of you would agree that sometimes it does feel like time is on a roller coaster.

Time is a measure of change. If nothing happens, time is unnecessary. So, at a personal level, we perceive the passage of time in the changes that happen around and within us. What's interesting is that--as anyone who has tried to meditate knows--even if you shut off all your senses, time keeps ticking away. As our thoughts unfold, our brains give us time. To "quiet the chatter" is the big challenge for going deeper into a meditative state, to be in the now.

The passage of time is about the ordering of events, things that happen one after another. Numbers, some say, are devices that were created to help us order time. Maybe, although counting chicks is also very useful if you are a hen. However, if we are to order events, we must remember them. Ergo, the perception of time is deeply related to memory. If our memories were to be erased, we would revert to the wonder of babyhood, where time extends forever. The more we have to learn, the more memories we make, the slower time passes. Routine, sameness, makes time speed up. Since routine is not usually equated with fun, this seems to go contrary to the "time flies when you're having fun" dictum. What's going on here?

The answer may be in the level of mindful engagement, that is, in how tuned-in your brain is to what you are doing. Newness, as in fun newness, works as a flood of information and places the focus on the immediate. There is no ordering between events yet and not sense of the passage of time. I have felt this disengagement when lost in a calculation for hours or trying out a new trout stream with my fly rod. This is the opposite of routine, where new memories are not being made and the now is all there is. But maybe someone will prove me wrong.

In physics, things are simpler. Time is a fundamental quantity, something that cannot be defined in terms of anything else. There are some issues with this, that we will address some other time. (Sorry...) The second is the universal unit, and it's defined as 9,192,631,770 oscillations between two levels of the cesium-133 atom. Very different from the tick-tack of old mechanical clocks, which are not very reliable.

Einstein had a colloquial definition of the relativity of time: by the side of a pretty girl an hour feels like a second; if you burn your hand on the stove, a second feels like an hour. His special theory of relativity showed that the simultaneity of two events depends on how they are observed: what may be simultaneous for one observer will not be for another moving with respect to the first. Be that as it may, even in physics the ordering of time is essential: that's causality, causes preceding effects so that the present vanishes into the past and the future becomes the present.

At the cosmic level, there is a well-defined direction of time: the expansion of the universe, which has been going on for 13.7 billion years, pointing resolutely forward. Link it to our own passage through life, and we have a well-defined asymmetry of time, what's sometimes called time's arrow . There is not much we can do to escape this at the physical level. But at the psychological level, to slow down time we have to engage our minds, create more memories, absorb knowledge. Perhaps I will leave my guitar aside for a while and start playing the piano.

Crédito planetário

Só durante guerras já se viu um nível de mobilização similar ao necessário agora

Eis como a globalização afeta o nosso planeta. Talvez o resultado mais importante da conferência de Copenhagen tenha sido a ser a autorização de crédito financeiro para os países que controlarem o desmatamento acelerado. (Estou supondo que a resolução vai ser aprovada, embora ao escrever estas linhas ainda não seja oficial.) Se uma indústria não conseguir atingir os limites definidos nas emissões de gases poluentes, pode comprar crédito investindo em programas de redução de emissão de carbono em outros países.

 De certa forma, a emissão de gás carbônico (CO2) passa a ser uma espécie de moeda global. Finalmente ficou claro, no nível de legislação mundial, que a poluição é um problema global: florestas são "esponjas" de CO2 e quanto mais área planetária for coberta por elas melhor. O corte das florestas, com a consequente perda de superfície verde e mais a queima da madeira, equivale a aproximadamente 20% da emissão de CO2 global. Para o Brasil, isso pode ser um excelente incentivo para que se atinja um equilíbrio razoável entre o desmate da Amazônia e as necessidades da população local. É um passo no rumo certo.

A situação é muito mais séria do que parece. Com o clima, as mudanças são tão graduais que, em escalas de tempo a que estamos acostumados, de décadas, parece que nada está acontecendo. Por um lado isso é bom, pois mostra que nosso planeta não é sujeito à instabilidades climáticas em períodos curtos de tempo. Ainda bem! Caso contrário, seria muito difícil sobre viver aqui. Por outro lado isso é ruim, pois os grupos políticos e industriais que não estão interessados em controlar o nível de emissões ou o desmatamento, criam confusão e polêmica com facilidade, tornando uma questão que é essencialmente científica numa questão política.

Esse foi o caso do governo de George W. Bush, que a presente administração está tentando remediar. Parece que Obama tenha feito a esta altura alguma proposta unilateral de controle de emissões nos EUA, tentando assim demonstrar que o barômetro lá está mudando. Espero que ao lermos essa coluna no domingo, as notícias sejam boas. Minha previsão é de que haverá uma proposta oficial de cortes no nível de emissão não só nos EUA, mas em outros países como a China, o Brasil e a Índia, mas estará ainda longe do que é recomendado para reverter a inércia atual do aquecimento global.

O único modo para fazer as coisas andarem de fato seria com uma mentalidade de guerra: teríamos de declarar guerra ao agravamento do efeito estufa para todos os países do mundo se unirem contra um inimigo comum: a devastação ecológica da Terra. Somente durante guerras vimos o nível de mobilização capaz de levantar os recursos necessários, de convencer a população a se submeter a grandes sacrifícios em prol da vitória.

Durante a Segunda Guerra Mundial, a população do Japão passava fome para que o exército imperial pudesse comer. Como esse, existem inúmeros exemplos. Mas com esse inimigo sutil e praticamente invisível, com táticas de conquista lentas, fica difícil traçar um plano de defesa. O cerco vai apertando tão aos poucos que a invasão parece que nunca ocorre.

Durante a abertura da cúpula de Copenhagen, os líderes dos quase 200 países presentes assistiram um vídeo com crianças do mundo inteiro pedindo que façam algo para evitar um futuro apocalíptico de desertos e mares invasores. Pela primeira vez na história, a humanidade tem um inimigo comum, que afeta a todos: ela mesma. As decisões que tomamos hoje irão definir o mundo de amanhã. Espero que sejamos sábios o suficiente para nos derrotar e vencer a guerra.

A vida e as rochas

A incrível diversidade da vida é profundamente relacionada com a incrível diversidade dos minerais

Se existe uma divisão clara na natureza, é entre os seres vivos e os minerais. Afinal, como aprendemos na escola, seres vivos tem metabolismo e a habilidade de se reproduzir. Minerais, por sua vez, são inertes, respondendo ao que ocorre à sua volta. Os dois não podiam ser mais distintos e independentes.
 

No entanto, nos últimos anos, aprendemos que existe, e que sempre existiu, uma relação íntima entre as rochas e as vida.
 

Se foram os minerais ou compostos químicos inertes que deram origem à vida, foi ela que, por sua vez, transformou profundamente a história geológica da Terra.
 

Tendo a matéria não-viva se transformado em matéria animada, a incrível diversidade da vida é profundamente relacionada com a incrível diversidade dos minerais.
 

Tudo começou de maneira bem simples. Há 4,5 bilhões de anos, a Terra havia acabado de se formar. Os minerais que existiam naquela época passavam a maior parte do tempo em ebulição: a Terra era constantemente bombardeada por asteroides e cometas. Os minerais, na época, eram poucos, algumas centenas, semelhantes aos que são encontrados nos asteroides de hoje.
 

O tempo passou. Em torno de 3,9 bilhões de anos atrás, os bombardeios acalmaram e a crosta terrestre foi, aos poucos, se solidificando por períodos mais longos.
 

Não se sabe exatamente como aconteceu, mas os minerais simples que existiam, junto com gases existentes na atmosfera terrestre, sujeitos à atividade elétrica e à radiação ultravioleta solar, produziram os primeiros aminoácidos -os passos iniciais em direção à vida.
 

Os primeiros sinais de vida confirmados datam de 3,5 bilhões de anos atrás. Esses organismos primitivos, que eram seres unicelulares, foram o único tipo de vida que existia na Terra pelos próximos 2 bilhões de anos. Foram eles que transformaram a natureza da vida e, de quebra, também os minerais na Terra.
 

Quando falamos em vida na Terra, pensamos em seres complexos, multicelulares. Na verdade, a história é bem diferente. A transição de seres unicelulares para multicelulares foi lenta e improvável. Mesmo dentre os seres unicelulares, houve a transição dos procariotas aos eucariotas. Os procariotas, de alguma forma, descobriram o mecanismo que foi essencial na transformação da vida e do nosso planeta: a fotossíntese.

Aos poucos, os procariotas foram absorvendo o gás carbônico da atmosfera e fazendo com que ele se transformasse em oxigênio. Sendo um elemento químico altamente reativo, o oxigênio é uma espécie de granola geoquímica, energia para promover reações cada vez mais complexas. Esse enriquecimento energético da atmosfera foi a grande virada na história do nosso planeta.
 

Com mais energia disponível, a vida foi ficando mais complexa. Os eucariotas surgiram provavelmente da aliança simbiótica de dois ou mais procariotas. Por exemplo, as mitocôndrias, que aparecem nas células do nosso corpo, devem ter sido procariotas que foram absorvidos ou comidos por outros.

Mas a fotossíntese não foi importante só para a evolução da vida. Transformou as rochas também. Ao reagir com o ferro, o carbono, o enxofre e o silício, o oxigênio criou uma espécie de Big Bang mineral, uma explosão na diversidade das rochas espalhadas pela Terra.
 

Se os seres unicelulares deram origem, ao mesmo tempo, tanto à complexidade da vida quanto à complexidade dos minerais, a hipótese de que a Terra, como um todo, é, de certa forma, uma criatura viva, ganha força. Vivos ou não vivos, nossa descendência é a mesma.

Comendo a Terra

Temos de aprender a tratar bem do nosso planeta e conviver com ele

Começa amanhã a tão esperada conferência internacional do clima em Copenhague, onde quase 200 nações tentarão, mais uma vez, chegar a algum tipo de acordo com relação às emissões de gás carbônico e outros possíveis controles do aquecimento global.

Infelizmente, apesar do consenso da comunidade científica, existem ainda aqueles que duvidam que mudanças climáticas estejam sendo causadas pelas nossas atividades planetárias. Artigos irresponsáveis, até documentários na TV, confundem as pessoas, tentando atribuir o aquecimento acelerado da Terra a fatores externos, como, por exemplo, irregularidades na energia do Sol. A verdade, porém, é que estamos depredando nosso planeta em ritmo tão forte que, se não nos dermos conta disso rápido, pagaremos todos um preço muito alto.

Não há dúvida de que o mundo hoje, apesar das aparências, está mais rico: mais pessoas comem e vivem melhor. Mas qual o custo disso? No dia 24 de setembro, um grupo internacional de cientistas liderado por Johan Rockström, do Instituto de Estudos Ambientais de Estocolmo, publicou um artigo na revista "Nature" delineando nove limites planetários, que definem os parâmetros para uma exploração estável do nosso planeta.

Entre eles, estão limites na emissão de gases poluentes, perda de biodiversidade, conversão de ecossistemas em terras agrícolas, uso da água etc. A população mundial aumentou de 3,7 bilhões em 1970 (lembram do "90 milhões em ação" da Copa de 1970?) para 6,9 bilhões hoje, e continua crescendo um bocado -a uma taxa de 80 milhões de pessoas por ano.

Como todo mundo precisa comer e beber, o aumento da população leva a uma maior demanda por comida, água e energia que, por sua vez, leva a um aumento da produção agrícola e pecuária. Enquanto a população mundial vai inchando, os recursos planetários vão encolhendo. Com o aumento da classe média em países como a China, a Índia e o Brasil, aumenta a demanda por carne. O problema aqui é que, para cada quilo de carne consumida, são necessários 16 quilos de grãos. Adicione-se a isso a emissão de metano que vem do gado (é, a flatulência polui), a destruição das florestas para pastos e a necessidade de água para os grãos e para o gado. Essa bola de neve consumista leva à depredação desenfreada do planeta.

Eventualmente, a coisa tem de quebrar. Os limites de Rockström são uma tentativa de estabelecer padrões de consumo condizentes com o simples fato de que nosso planeta é finito e que, portanto, tem recursos finitos. A tecnologia sem dúvida alivia em muito essa pressão, mas não faz milagres. Existem leis essenciais da natureza, como a lei de conservação da energia e a segunda lei da termodinâmica -que afirma que o grau de desordem num sistema sempre aumenta-, que nenhuma tecnologia pode bater. Para podermos viver em paz com o nosso planeta, temos de aprender a tratá-lo bem.

Esses são os maiores desafios deste século. Produzir mais comida não é suficiente; temos de trabalhar para estabilizar a população mundial, dar incentivos financeiros para que populações à beira de florestas parem de cortá-las para plantar e criar gado. Para isso, a educação das populações mais pobres e o auxílio no controle da natalidade e da mortalidade infantil são essenciais. O problema tem dimensões globais e precisa de um esforço global para ser combatido. Espero que as nações mais ricas iniciem esse processo em Copenhague, inclusive dando incentivos para que os países mais pobres tenham uma chance. Essa é a hora em que o pequeno sacrifício de alguns pode beneficiar a todos.

Repensando o Big Bang

A interpretação sobre o que é a expansão do cosmo está mudando

Imagino que a maioria dos leitores de desta coluna esteja familiarizada com a ideia do Big Bang, a explosão que marca o início do tempo, o início da expansão cósmica que, pelo que sabemos, continua firme e forte até hoje. Porém, quando começamos a pensar seriamente na questão do início de tudo, surgem tantas dúvidas e confusões que é bom revisitá-la de tempos em tempos.
 

Antes de mais nada, o que significa expansão do Universo? Quando Edwin Hubble descobriu que as galáxias estavam se afastando umas das outras em 1929, a interpretação mais imediata era que o Universo estava em expansão. Quando mencionamos que a expansão é uma consequência do Big Bang, é muito comum pensar numa espécie de explosão, com as galáxias voando pelo espaço como detritos.

Na verdade, a expansão do Universo não é isso; quem expande, ou estira como uma tira de elástico, é o próprio espaço. As galáxias são carregadas pela expansão como se fossem rolhas boiando num rio. Quando olhamos em torno, vemos que todas as galáxias se afastam umas das outras. Não existe um centro da expansão, como no caso de uma explosão. De outra manteira, existiria um centro do Universo, um ponto mais especial do que os outros. Mas esse ponto não existe.

O cosmo é muito democrático: todos os pontos são iguais. Mas o que causou o Big Bang?
Esta questão, que tradicionalmente era relacionada com a questão da "Primeira Causa", também foi revisada nos últimos anos. Até meados da década de 1980, era comum pensar que o Big Bang marcava o estágio inicial da expansão cósmica, uma época no passado remoto onde o cosmo era tão quente e denso que a matéria estava dissociada nos seus componentes mais básicos, as partículas elementares. Partindo disso, é de se esperar que a matéria à altas pressões e temperaturas expanda; ou melhor, que ela tenha provocado a expansão do espaço.

Quando se perguntava "Mas o que causou este estado inicial?", a resposta era meio vaga: a teoria que usamos para descrever o Universo, a teoria da relatividade geral de Einstein, não funciona nesses momentos iniciais.

Precisamos de uma nova teoria, que seja aplicável nessas condições extremas. Isto continua sendo verdade: não temos uma teoria quântica para explicar a gravidade. Mas a interpretação do Big Bang mudou.

Segundo as teorias atuais, o Universo passou por uma fase de expansão extremamente rápida, mais rápida do que a velocidade da luz. Isso é possível com a geometria do espaço, mesmo que a matéria não possa viajar mais rápido do que a luz. E o que causou essa expansão? Acredita-se que tenha sido um "campo escalar", um tipo de matéria hipotético que tem a incrível propriedade de provocar esse tipo de comportamento. Pode parecer mágica, mas não é.

Campos escalares são muito plausíveis. Por exemplo um de seus primos chamado campo de Higgs poderá ser descoberto em 2010 ou 2011 no LHC, o grande acelerador de partículas na fronteira da Suíça com a França.

Quando está fora de sua posição de equilíbrio, feito uma bola rolando uma ladeira, esse campo gera a expansão ultra-rápida do espaço. Ao descer, sua energia e pressão alimentam a expansão cósmica. Chegando perto do fim, o campo libera sua energia explosivamente, criando um mar de partículas de matéria. (O truque vem de E=mc2, que diz que é possível converter energia em matéria.)

O processo violento em que a matéria surge desse campo é como a maioria dos físicos hoje interpreta o Big Bang. Em outras palavras, o Big Bang não foi o começo de tudo! Mas então o que foi? Disso, falamos numa outra semana.

2012: O "fim" do mundo

Neutrinos sofrendo mutações? Darwin virou astrofísico?

No fim de semana passado, o filme "2012", dirigido pelo mestre do cinema-catástrofe Roland Emmerich (de "Independence Day" e "O Dia Depois de Amanhã"), explodiu nas telas mundo afora. Segundo o jornal L.A. Times, o faturamento estimado, só no primeiro fim-de-semana, foi de US$ 225 milhões.
 

Um dos maiores da história. Por que tanta gente quer ver o mundo acabar?
 

O casamento entre mitos de fim do mundo -no caso, um texto maia extremamente vago- e o poder dos meios de comunicação parece ser irresistível. O que estamos vendo, em grande escala, é a universalidade do medo. O mesmo que fazia as pessoas tremerem durante a Idade Média ou na cordilheira dos Andes quando surgia um cometa no céu, ou quando ocorria um eclipse total do Sol.
 

Tanto no passado quanto no presente, os céus estão cheios de deuses; e, pelo jeito, a maioria das pessoas ainda acredita que são eles que determinam se vamos ou não viver. Primeiro, tenho o dever de analisar a base científica do filme. Afinal, como disse um dos personagens, "com todas nossas máquinas e tecnologia, e os maias já haviam previsto isso tudo".
 

Será? A história começa no fundo de uma mina na Índia, onde cientistas analisam o fluxo de neutrinos vindos do Sol. Até aqui tudo bem, é isso mesmo o que ocorre. Existem vários laboratórios pelo mundo localizados em minas profundas. O maior deles é chamado Super-Kamiokande, no Japão. (http://en.wikipedia.org/wiki/Super-Kamiokande) Nas cavernas das minas, tubos fotomultiplicadores ultrassensíveis podem acusar a raríssima interação de um neutrino vindo do interior do Sol -uma profusão deles é produzida na fusão de hidrogênio em hélio que gera a energia solar- com moléculas de água em tanques gigantescos. Aliás, cerca de 1 trilhão desses neutrinos solares passa pelo seu corpo por segundo, sem que você se dê conta: por isso, são chamados de "partículas-fantasmas", capazes de atravessar paredes de aço de quilômetros de espessura como se não existissem.
 

A história fica absurda quando o cientista indiano explica ao americano que, de uns anos para cá, os neutrinos solares sofreram uma mutação e começaram a interagir intensamente com a matéria no interior da Terra.
 

Neutrinos sofrendo mutações? Feito bactérias? Darwin virou astrofísico? Não só isso, mas esses neutrinos misteriosamente não interagiam conosco ou com navios e aviões, só com o metal no interior da Terra, causando o seu rápido aquecimento. Neutrinos não sofrem mutações. As estrelas, centenas de bilhões delas só na nossa galáxia, vêm funcionando exatamente do mesmo modo há pelo menos 10 bilhões de anos sem esse tipo de anomalia. Cientificamente, o cenário de 2012 não faz o menor sentido.
 

Mas, como é um filme e não um documentário, não deveríamos esperar uma ciência precisa; disso, já desisti.

(Por coincidência, escrevi um roteiro junto com um colega no qual o Sol também entra em crise. A diferença é que, no nosso caso, a ciência é bem mais sólida. Infelizmente, os estúdios de Hollywood não parecem estar muito interessados.) O que podemos dizer desse medo apocalíptico para 2012?
 

Em termos concretos, que é uma fabricação. O Sol passa por ciclos, noa quais sua atividade oscila com um período de 11 anos. No máximo do ciclo, uma maior atividade magnética ocorre, e aumenta o número de manchas solares e de emissão de matéria. O próximo máximo é esperado para 2011. Ocorrerão algumas tempestades solares e, como é o caso a cada ciclo, algumas serão maiores, outras menores. Espero que as pessoas não confundam fantasia com realidade e entrem em pânico inutilmente.

Ver o céu é ver o passado

Onde podemos chegar observando a luz que viajou bilhões de anos até nós?

Dizer que olhar para o céu noturno é vislumbrar tudo o que existe é o mesmo que dizer que olhando para o mar vemos o que se passa embaixo d'água. Da nossa perspectiva limitada, no canto de uma galáxia que, por si só, abriga uns 300 bilhões de estrelas, o que vemos é muito pouco do que realmente está escondido na escuridão do céu noturno.
 

A olho nu, numa noite muito estrelada, vemos apenas alguns milhares de delas, nossas vizinhas, uma fração ínfima das que existem. Imagine mesmo que nem todos os planetas vemos a olho nu e muito menos suas luas; Urano só foi descoberto em 1781. Felizmente, o que não vemos com os olhos vemos com nosso instrumentos.

Hoje, temos muitas janelas para os céus, uma metáfora que usei há tempos nesta coluna. É bom lembrar que o espectro eletromagnético, isto é, o conjunto das várias radiações emitidas por átomos e moléculas quando os seus elétrons pulam de órbita, é muito mais amplo do que os nossos olhos enxergam. Somos criaturas do Sol, evoluímos e nos adaptamos à vida sob a tutela energética da nossa estrela-mãe. Portanto, nossos olhos se desenvolveram para ver principalmente na radiação dominante que vem do Sol, a luz visível.

Mas essa é só uma parte da história; existem muitos outros tipos de radiação, invisíveis aos olhos, mas nem por isso menos reais. O leitor conhece várias: os raios X, a radiação infravermelha, a ultravioleta, as micro-ondas, as ondas de rádio. A astronomia moderna não se limita aos telescópios tradicionais, que coletam a luz visível emitida por objetos distantes. Quando, por exemplo, olhamos para o Sol com instrumentos adequados, podemos vê-lo irradiando todas essas outras ondas eletromagnéticas.

Com o Telescópio Espacial Hubble, junto aos seus primos presos nos topos de montanhas terrestres, astrônomos visualizaram galáxias em estado bem primitivo, ainda bebês, à distâncias maiores do que treze bilhões de anos-luz daqui, quase na fronteira do que é possível ver. Vale lembrar que, ao olharmos para o céu noturno, estamos olhando para o passado; quanto mais longe o objeto, mais tempo para a sua luz chegar até nós.

Portanto, quando dizemos que um objeto está a 13 bilhões de anos-luz de distância, isso significa que a luz que vemos hoje saiu dele há 13 bilhões de anos. Como comparação, a idade da Terra é de 4,6 bilhões de anos, e a do universo de 13,8 bilhões de anos. Esses números mostram que essas galáxias existiam muito antes do nosso Sol, quando o Universo era ainda um infante de 800 milhões de anos.

Até onde podemos chegar? Infelizmente, nossas observações através do espectro eletromagnético esbarram numa barreira intransponível quando o universo tinha apenas 400 mil anos. Antes disso, as interações entre a matéria e a radiação eletromagnética eram tão intensas que estas não podiam viajar livremente pelo espaço. Para vermos algo dessa época a radiação tem de viajar de lá até nós; portanto, não podemos captar qualquer radiação anterior à essa época; o universo, nos seus primeiros 400 mil anos, era opaco a qualquer tipo de radiação eletromagnética.

Existe um outro tipo de radiação que, em princípio, nos permitiria "ver" até o Big Bang, ou quase: a radiação gravitacional, ondas emitidas por massas em movimento irregular. Várias "antenas" vêm tentando captar as primeiras ondas gravitacionais, por exemplo, vindas de buracos negros ou de colisões estelares. No futuro próximo, duas missões espaciais estão planejadas para atingir grande precisão; talvez, com elas possamos captar alguma informação oriunda dos primeiros instantes após a origem do universo.

40 anos de internet

Será que a tecnologia está redefinindo quem somos?

Faz 40 anos que os computadores de Leonard Kleinrock, da Universidade da Califórnia em Los Angeles, e de Douglas Engelbart, do Instituto de Pesquisas na Universidade de Stanford, foram conectados por uma "linha especial" da Arpanet, um sistema de apenas quatro computadores que faziam parte de um projeto do Departamento de Defesa dos EUA.

Com o passar dos anos, o sistema exclusivo de tráfego de informação evoluiu, saiu dos laboratórios de cientistas para o público e hoje é conhecido como internet.

Não há dúvida de que a internet está transformando o mundo, de que vivemos em meio a uma revolução. A questão, ou uma delas, é que tipo de revolução é essa: será que a internet pode ser comparada, por exemplo, ao telefone ou ao carro, ou mesmo à imprensa de tipo móvel, que revolucionou o livro? Ou será que ela pertence a outra classe de tecnologia, que não só transforma a sociedade mas que vai além, redefinindo quem somos?

A questão é complicada, difícil até de ser formulada. O telefone e o carro transformaram o modo como as pessoas se comunicavam, iam ao trabalho, viajavam, viam o mundo. Como toda tecnologia que se torna de uso público, primeiro começaram pequenos, com alcance limitado: eram poucas as linhas telefônicas e as estradas.

Aos poucos, as coisas foram crescendo e, em meados do século 20, telefones e estradas estavam pelo mundo todo. Uma diferença bem importante é que a internet, por ser acessível por computadores, é bem mais aberta aos jovens. Telefones celulares também; os jovens têm a sua privacidade, o seu espaço virtual separado do dos pais e irmãos. A comunicação é tão fácil e rápida que chega a tornar o contato direto, em carne e osso, desnecessário.

Talvez seja uma preocupação dos meus leitores mais velhos, que, como eu, nutriam as amizades no campo real e não por meio de sites como Facebook e Twitter, mas será que a internet nos fará desaprender como nos relacionar diretamente com outros seres humanos?

Deixando esse tipo de preocupação de lado, se olharmos para a história da civilização, veremos que podemos contá-la como uma história da tecnologia. À medida que novas tecnologias foram sendo desenvolvidas, do controle do fogo e da rotação de terra na agricultura até a roda, o arado e os transistores e semicondutores usados em aparelhos eletrônicos, nossa história foi, em grande parte, determinada pelas nossas máquinas. Valores e interesses mudam, e visões de mundo se transformam de acordo com nossos instrumentos.

O Homo habilis, nosso ancestral que usou ferramentas pela primeira vez, evoluiu rumo aoHomo sapiens e, agora, este se transforma no Homo conectus. Será que nossos avanços tecnológicos são, hoje, a principal mola da nossa evolução como espécie? Nesse caso, será que a tecnologia está redefinindo o que significa ser humano?

Descontando uma grande devastação biológica, como uma epidemia de proporções globais ou um cataclismo climático ou ecológico, somos donos da nossa evolução: nossa transformação como espécie ocorre muito menos devido a mutações aleatórias e ao processo de seleção natural do que, por exemplo, devido a um maior intercâmbio racial, à melhor alimentação e aos avanços da medicina, à integração de tecnologias diversas com o corpo (marca-passos, órgãos e membros artificiais) e com a mente (drogas que mudam nossas emoções, implantes nos olhos e ouvidos, chips no cérebro).

A internet talvez represente uma nova fronteira, a da integração coletiva da humanidade a um nível sem precedentes. Se não no mundo real, ao menos no virtual.

O símbolo perdido

Dan Brown aproveita a fixação popular com a pseudociência

Robert Langdon, o professor-herói dos romances de Dan Brown, está de volta. Desta vez, sua batalha é travada bem mais perto de casa. Em vez das ruas de Paris e de Roma, o professor de "simbologia" de Harvard (uma categoria acadêmica que, aliás, não existe: semiótica talvez fosse mais adequado) luta pela sua vida e pelo despertar de uma nova era para a humanidade nas ruas e monumentos de Washington.

A premissa do livro é fascinante: e se a sabedoria do passado, dos egípcios, dos alquimistas, dos videntes e dos magos, guardada corajosamente por maçons, rosacruzes e outros membros de sociedades secretas, estivesse de alguma forma ligada com a ciência moderna -em particular com as ciências neurocognitivas, que exploram o funcionamento do cérebro?

Será que a mente humana tem poderes ocultos que ainda não foram explorados e que têm o potencial de mudar o curso da história? Não vou estragar o livro contando o seu enredo. O que podemos fazer aqui é explorar se as ideias que Brown propõe no livro têm algo de concreto. A premissa é que a Bíblia e a maioria dos textos sagrados têm, essencialmente, a mesma mensagem: nós, humanos, somos deuses.

Senão na prática, ao menos em potencial. Não é à toa que a Bíblia começa com Adão e Eva, imortais, caminhando junto a Deus no Jardim do Éden e culmina, após a perda dessa imortalidade devido à descoberta do pecado, com a Ressurreição. No livro, Brown interpreta a Bíblia e outros textos sacros e profanos como manuais que explicam como podemos voltar a ser deuses.

Os maçons são os guardiães desses segredos, que são preciosos demais para serem revelados. Daí os códigos, os símbolos e a trama mirabolante de como decifrar o mapa que revela onde os segredos se encontram. Esse é o papel da religião na história.

A ciência entra através da heroína, Katherine Solomon. Sua pesquisa que, claro, é secretíssima, concentra-se na chamada "ciência noética", supostamente a ciência que estuda os poderes do cérebro. O mais importante deles é a capacidade da mente de interagir com a matéria: em princípio, podemos mover a matéria com o poder do pensamento. Quem se lembra do israelense Uri Geller e dos vários "entortadores de colher" que eram populares nos anos 1970? Eles seriam exemplos dos superdotados, dos humanos com poderes telecinéticos extremamente avançados.

Brown usa -de forma brilhante, devo dizer- a fixação popular com a pseudociência, ligando-a ao conhecimento dos antigos: eles já sabiam disso tudo, mas, após séculos de perseguição, esse conhecimento foi quase esquecido. Agora, graças à ciência moderna, estaríamos redescobrindo a sabedoria dos nossos antepassados: a ciência justificando a religião no laboratório, mostrando que, de fato, nós somos mesmo semideuses.

O livro de Brown é um símbolo da sua convicção de que, se trabalharmos juntos, podemos transformar o mundo. Sua visão otimista é bastante louvável, se bem que ele também menciona que esse mesmo conhecimento pode ser usado para o mal. O vilão da história está aí para provar isso.

Infelizmente, não existe qualquer evidência concreta de que a mente pode agir sobre Pa matéria. Os truques de Uri Geller são facilmente repetidos por mágicos. O cérebro não parece ser capaz de gerar uma interação mecânica com os objetos à sua volta. Por outro lado, temos ainda muito a aprender sobre os poderes da mente. Nesse meio tempo, se a força do pensamento pode fazer alguma coisa, é através das ações e escolhas que fazemos -essas sim, capazes de melhorar o mundo em que vivemos.

Tensão criadora

Roald Hoffmann argumenta que nem sempre o mais simples é o mais belo

Na semana passada, tive o prazer de assistir uma palestra proferida pelo Prêmio Nobel de Química Roald Hoffmann, que esteve visitando a minha universidade nos EUA por algumas semanas.

Hoffmann é conhecido de muitos no Brasil. Participamos juntos do Carnaval no Rio, quando saímos com a Unidos da Tijuca fantasiados de Santos Dumont em 2004. A escola, com um tema de ciência e criatividade, ficou em segundo lugar, motivo de grande festa. Aqui em Dartmouth, Hoffmann veio como químico, poeta, sobrevivente do Holocausto e dramaturgo. É óbvio que Hoffmann não é um Nobel típico. A palestra a que me refiro tratava de química e criatividade. Foram tantas ideias interessantes que queria dividir algumas com os leitores. O título era já bem instigante: "A tensão criativa da química".

"Mesmo que exista uma estrutura que permeie a realidade, existem 36 meios de representá-la." Aqui já vemos uma noção de pluralidade do conhecimento: existem muitos meios de construir o conhecimento sobre o mundo -e a ciência não é o único.

Hoffmann é um cientista humanista, que vê a ciência dentro de seu contexto histórico-cultural e não imune aos preconceitos que definem tantas das nossas escolhas. Por exemplo, passou um bom tempo falando sobre simplicidade versus complexidade.

Por que amamos o simples? Mostrando a imagem de uma molécula de hemoglobina, extremamente complicada e absolutamente fundamental para a vida, afirmou: "Esta molécula não é bela porque é simples. Mas é bela assim mesmo". A estética da ciência, principalmente devido ao sucesso do reducionismo na física, sempre buscou o mais simples, atribuindo-lhe beleza. A famosa "navalha de Occam", que diz que, se existem duas explicações para o mesmo fenômeno, a mais simples deve ser a verdadeira, implicitamente assume que o mais simples é o mais belo. Será sempre assim?

Mostrando imagens dos parques de Gaudí em Barcelona, de igrejas rococó na Espanha, na Alemanha e na Itália, Hoffmann argumentou que nem sempre o mais simples é o mais belo. Economia na forma pode ser muito importante na física, mas na biologia a complexidade absurda das moléculas parece estar dizendo algo de diferente. A estética da vida e a dos homens pode ter muito mais em comum do que imaginamos.

"A natureza é o que é, mas não é simétrica." Hoffmann retornou a esse tema diversas vezes. O que ele quis dizer com isso? Claramente, simetria é uma ferramenta muito importante nas ciências. O que seria da geometria sem ela? Também na física buscar simetrias sempre leva a grandes simplificações: simetria, simplicidade, beleza e verdade parecem andar de mãos dadas na história da ciência. Mas será que esse paradigma já rendeu o que tinha de render? Não há dúvida de que o simples leva à grandes revelações.

Mas o complexo também. Principalmente quando migramos da física à química e à biologia. O que dificulta as coisas é que o estudo de estruturas complexas precisa de ferramentas diferentes, e poucas existem hoje. "A química é a ciência da transformação, e pessoas não gostam de mudanças." Aqui, Hoffmann se referiu ao menor interesse que o público tem em química, quando comparada à física e à biologia. Basta ver os temas dos livros dedicados à popularização da ciência para confirmar isso. Hoffmann sugeriu que o excesso de rigidez em ocultar o passado alquímico e mítico da química (que ele celebra) acabou por tirar a magia de uma ciência cheia de mágica. Afinal, a química é a ponte entre o átomo e a célula. Quem precisa de mais do que isso para se empolgar com ela?

Einstein e o Antropólogo

Um físico não pode se dar o luxo de se esconder por trás de arbustos

Imagine ser um dos maiores cientistas da história. Suas teorias revolucionaram a visão de mundo humana, tornando-se sinônimo de genialidade. Sua missão, como a de todo o cientista, é compreender o mundo, descrever de forma racional os mecanismos dos fenômenos naturais. Na história, poucos, pouquíssimos, igualam-se a você. Sua filosofia baseia-se numa fé inabalável na capacidade da razão humana em decifrar os mistérios da matéria. Sem limites.

Dentre seus feitos, um dos mais importantes foi mostrar que matéria nada mais é do que uma forma de energia. Outro, foi mostrar que a luz não é apenas onda mas, também, uma partícula, que ficou conhecida como fóton. Essas ideias virão a ser o arcabouço duma outra revolução do conhecimento, a física quântica. De forma inusitada, as sementes que você havia plantado com suas teorias germinam com uma força incrível.

Num dado momento, porém, atendidas por outras mãos, elas tomam o seu próprio rumo. E, rapidamente, ameaçam arruinar o mundo que você havia construído, baseado na compreensão ilimitada da Natureza, um mundo controlável e sem surpresas. Assim foi a teoria quântica que, aos poucos, tornou-se no pesadelo de Albert Einstein.

Einstein era um físico clássico por excelência. Acreditava que era possível obter uma explicação total da realidade, uma teoria unificada que descrevesse todas as facetas do mundo material. Quando a teoria quântica começou a tomar força, ficou claro que o mundo do muito pequeno era muito mais sutil, e muito mais excêntrico, do que o mundo do dia a dia.

Fenômenos realmente estranhos são de praxe nos átomos. Por exemplo, partículas subatômicas, como elétrons, podem se transformar em partículas de luz e vice-versa. Imagine se, no nosso mundo, um fusca pudesse se transformar num elefante! Partículas não têm sua posição definida com precisão arbitrária: existe sempre um limite, que chamamos de princípio da incerteza, que restringe a quantidade de informação que podemos extrair de um sistema.

Eis uma analogia. Um antropólogo descobre uma nova tribo no Amazonas. Essa tribo nunca teve contato com um ocidental. Inicialmente, o antropólogo consegue observar a tribo sem ser visto, escondido por trás de arbustos. Porém, depois de um tempo, um sentinela o descobre e ele é trazido ao chefe. Após muita confusão, o antropólogo consegue sobreviver e virar convidado da tribo, continuando suas observações. Porém, ele percebe que, após a sua chegada, a tribo já não se comporta da mesma forma: a sua presença, o contato com um estranho, mudou de forma irreversível o comportamento da tribo.

Com átomos, a situação é ainda mais difícil. Ao medirmos um sistema, mudamos o seu comportamento de forma irreversível. Ao contrário do antropólogo, o físico não tem o luxo de poder se esconder por trás de arbustos e observar o sistema sem ser visto: no mundo dos átomos e das partículas, medir é interferir: ao observarmos um sistema, mudamos irreversivelmente o seu comportamento.

Juntando isso ao princípio de incerteza, chegamos ao dilema de Einstein: se prepararmos o mesmo sistema da mesma forma várias vezes, e medirmos a mesma propriedade (por exemplo, a posição do elétron num átomo de hidrogênio a uma certa temperatura), cada medida que fizermos não dará o mesmo resultado. Temos de repeti-la muitas vezes e usar estatística: o elétron tem uma parcela de chance de estar aqui, outra de estar lá etc. Einstein queria ser como o antropólogo. Mas a tribo dos átomos é muito diferente da tribo dos homens.

Frankenstein revisitado

Se pudéssemos nos clonar e armazenar nossas memórias, seríamos imortais

É difícil não associar o nome "Frankenstein" com o monstro criado na versão cinematográfica de 1931, dirigida por James Whale, famosamente interpretado por Boris Karloff: uma criatura mentalmente perturbada, um assassino que mal podia ser considerado humano.

Quem leu o romance de Mary Shelley, entretanto, sabe que a história original era bem outra. E o seu significado, muito mais profundo.

A jovem vitoriana criou um ser muito mais sofisticado do que aquele retratado por Hollywood. No livro, publicado em 1818, o monstro não tinha nada de retardado ou de psicopata. Inteligente, conversava com o seu criador, lia livros e sonhava em ser amado. Foi aí que o problema começou.

O monstro, entendendo que a sociedade jamais o aceitaria, pede ao seu criador uma companheira com quem pudesse dividir os seus dias nos confins da Terra, longe de tudo e todos. Horrorizado, o doutor se recusa a fazer isso. Não criaria uma raça de monstros que logo se multiplicariam e destruiriam toda a raça humana.

Frankenstein é um romance de ficção científica. Ele explora a questão dos limites da ciência. Será que a ciência pode sobrepujar a morte? Se puder, será que deve fazê-lo? Ou será que existem questões que a ciência simplesmente não deve abordar?

No início do século 19, a ciência de ponta explorava as propriedades da eletricidade. Na Itália, Luigi Galvani havia descoberto a "eletricidade animal". Ele mostrou que os músculos de um sapo morto se contraem quando uma corrente elétrica passa por eles.

A conexão entre a eletricidade e a vida foi imediata. Se a eletricidade pode animar um sapo morto, por que não uma pessoa? Seria possível que o segredo da vida se ocultasse nos poderes da eletricidade? Seria esse o segredo da imortalidade?

Não há dúvida de que a eletricidade está ligada à vida. Basta assistirmos a algum seriado sobre medicina na televisão, como o popular House, para vermos corações serem reanimados por correntes elétricas. O segredo do sucesso do romance de Mary Shelley foi ter combinado a ciência de ponta de sua época com um dos maiores tabus da sociedade: o controle, por mãos humanas, da vida e da morte.

Infelizmente (ou felizmente?), para ressuscitar os mortos, nós temos que ultrapassar uma outra barreira, bem maior do que a circulação de impulsos elétricos pelo corpo. Ela é conhecida como decaimento da matéria.

Mesmo ao nível celular, e mesmo enquanto vivos, existem mecanismos celulares e genéticos que controlam o envelhecimento. Aparentemente, é possível diminuir a taxa de envelhecimento celular (ao menos em ratos de laboratório) administrando certas proteínas. Ao nível genético, ratos que têm a ação do gene mclk1 comprometida envelhecem mais devagar.

Talvez, em algumas décadas, essas técnicas levem a um controle da taxa de envelhecimento em humanos. Mesmo assim, viver 120 anos não é a mesma coisa que ser imortal.

Uma proposta mais ambiciosa e, no momento, digna de um romance de ficção científica do século 21 (o nosso Frankenstein?), é a do cientista e inventor americano Ray Kurzweil.

Ele especula que talvez um dia seja possível armazenar as nossas memórias como fazemos com a informação em computadores. Se pudéssemos também criar clones de nós mesmos, poderíamos, ao menos em princípio, programar o cérebro dos clones com a nossa "essência" de modo a propagar nossa existência indefinidamente.

Vamos supor que, um dia, algo assim seja possível. Será que estaríamos inventando o fim da humanidade, como temia o doutor Frankenstein? Ou será esse o nosso destino?