Um mundo alienígena na Terra

É possível haver vida nas profundezas do lago Vostok, na Rússia. Que criaturas seriam essas?

O espaço sideral não é a única fronteira. Existem outras aqui na Terra, em locais inóspitos e ainda inexplorados. São cada vez mais escassos, ao menos os que são acessíveis a pé, de barco ou por máquinas voadoras. Mas, felizmente, sobram os mundos subterrâneos, nas profundezas dos oceanos, em cavernas ainda não descobertas ou soterrados sob quilômetros de gelo. As possibilidades são enormes e prometem desafiar nossa imaginação.

Na semana passada, um time de cientistas russos anunciou ter chegado até a superfície do lago Vostok, na Antártida. O incrível é que esse lago de água puríssima, com aproximadamente 250 km de extensão e 50 km de largura, está a quase 4 km de profundidade, enterrado sob espessa camada de gelo.

Em 1983, nesse mesmo local, foi registrada a temperatura mais baixa na Terra, -89 graus Celsius. Realmente, um local bem diferente das nossas terras tropicais.

Foram quase três décadas de trabalho para as brocas dos russos chegarem até o lago. Eles só se aventuravam até o local no verão, o que limitava o tempo em que podiam perfurar o gelo. Usando 60 toneladas de querosene e outros fluidos, conseguiram finalmente alcançar seu objetivo (embora tenham provocado sérias dúvidas quanto ao impacto de seus métodos na qualidade da água do lago). Mesmo que tenha havido algum vazamento -os russos garantem que não-, o volume dos poluentes é pequeno se comparado ao volume do lago. E a enorme diferença de pressão, 360 vezes maior do que a pressão atmosférica (por isso que a água do lago permanece líquida, mesmo a -3 graus Celsius), fará com que a água suba imediatamente e congele novamente, selando a cavidade feita pela broca.

Existem outros 145 lagos submersos sob o gelo da Antártida, mas nenhum com as dimensões do Vostok.

Calcula-se que ele tenha ficado isolado durante 20 milhões de anos, criando um ambiente único: sem luz, sempre frio, supersaturado com oxigênio e outros gases. Trata-se de um mundo alienígena com o qual nunca tivemos contato.

É possível que existam formas de vida nesse ambiente inóspito. Nesse caso, elas poderiam fazer parte de um ecossistema diferente de qualquer outro, adaptadas a águas frias e escuras por milhões de anos.

Que criaturas seriam essas? Se alguma forma de vida existir por lá, ela se alimenta de fontes de energia alternativas. Isso porque poucos nutrientes estão disponíveis.

Porém, sabemos da incrível resiliência da vida na Terra. Há extremófilos nas profundezas de oceanos próximos a fumarolas vulcânicas e mesmo nas piscinas radioativas de reatores nucleares. Não me surpreenderia nada se algo fosse encontrado nas águas do lago Vostok (embora muito cuidado tenha que ser exercido para evitar a contaminação por bactérias vindas da superfície ou que existem no gelo).

O lago Vostok é o que temos de mais próximo na Terra dos oceanos subglaciais de Europa, um dos satélites de Júpiter. Lá, uma camada de gelo de quilômetros de espessura cobre um vasto oceano com volume ao menos duas vezes maior do que todos os oceanos da Terra.

Se houver algum tipo de vida no lago Vostok, é muito possível que exista vida em outros mundos da nossa vizinhança celeste.

O medo do fim e o sentido da vida

Será que o medo do fim do mundo reflete um temor de termos desperdiçado a vida apenas em trivialidades?

Para um cientista que gosta do seu trabalho, a busca pelo conhecimento sobre o mundo natural é uma fonte constante de inspiração (e de transpiração!). Os cálculos, o equipamento nos laboratórios e nos observatórios e os computadores são as ferramentas que dão estrutura ao conteúdo do seu trabalho, da mesma forma que a tela, as tintas e o pincel dão estrutura à arte do pintor. Escrevo isso porque recentemente li um artigo em um blog da "Revista de Negócios de Harvard" ("Harvard Business Review") em que o autor, Umair Haque, pergunta o que traz sentido à vida.

No mesmo dia em que li o artigo de Haque, ouvi uma palestra de Anthony Aveni, uma autoridade mundial em arqueoastronomia, especialista nos maias. O tema tratava da famosa "previsão" de que no dia 21 de dezembro de 2012 o calendário Maia acaba e, com ele, o mundo.

Aveni demonstrou a falácia dessa história examinando a "evidência": uma simbologia que deve ser interpretada do mesmo modo que outros fins de calendário dos maias e de outras culturas.

Em termos de causas cósmicas, não há qualquer motivo para alarme. Alinhamentos planetários como o previsto para o fim do ano são irrelevantes e já ocorreram diversas vezes. Só como exemplo, as marés são causadas principalmente pela Lua e pelo Sol. O efeito de Vênus, o planeta mais próximo da Terra, sobre as marés é menor do que um milésimo de centímetro!

Mais interessante é a origem do medo apocalíptico e o modo como ele ocorre em diversas culturas. Isso já examinei no livro "O Fim da Terra e do Céu" (Cia das Letras, 2001). Aqui, voltamos ao ponto levantado por Haque. Será que o medo do fim reflete um temor de ter desperdiçado a vida? De que ao chegarmos ao fim da linha não teremos nada que nos fará olhar para trás com um senso de realização?

Haque foca seu artigo na busca por algo que dê sentido e valor à vida. Afirma que perdemos tempo demais com trivialidades e que, por isso, julgamos levar uma existência vazia. Deveríamos, sugere, investir mais em criar algo que sobreviva ao "teste do tempo". Para ele, o sentido da vida está no seu legado.

Somos criaturas limitadas pelo tempo, com um início e um fim. O medo do fim, ao menos em parte, vem da falta de controle sobre a passagem do tempo. Não sabemos quando o nosso fim pessoal chegará. Então tentamos manter nossa presença mesmo após não estarmos mais presentes fisicamente. Isso porque só deixaremos de existir quando formos esquecidos. (O que você sabe do seu tataravô ou de outro parente do passado distante?)

Não há nada de elitista nesse legado. Não precisa ser um Nobel, uma sinfonia ou um poema imortal. Ser devoto à família, criar uma receita que passa de geração em geração, melhorar a vida de alguém, inspirar estudantes, tudo dá sentido à vida. A dificuldade dessa discussão está na questão do valor. O que tem valor para mim pode não ter para você e vice-versa.

O que importa é o que se faz com a vida que se tem e não com a vida que um dia não vai existir mais. Se temos saúde, a coisa mais importante é a liberdade. Ser livre é poder escolher ao que se prender. Com apocalipse ou não, uma vida bem vivida será sempre curta demais.

Por que duvidam da evolução?

Será que é tão ofensivo ter um ancestral em comum com outros primatas, como os chimpanzés?

Ao menos nos EUA, a evidência é indiscutível. Em uma pesquisa do grupo Gallup na véspera do aniversário de 200 anos do nascimento de Charles Darwin, no dia 12 de fevereiro de 2009, apenas 39% dos americanos responderam que "acreditam na teoria da evolução".

Não há dados semelhantes no Brasil, mas imagino que os números sejam semelhantes ou piores.

A mesma pesquisa relaciona o resultado com o nível educacional dos respondentes. Apenas 21% das pessoas com ensino médio completo ou menos acreditam na evolução. O número sobe para 53% nos graduados e 74% em quem tem pós-graduação.

Outra variável investigada foi a relação do resultado com frequência à igreja. Dos que acreditam em evolução, 24% vão a igreja semanalmente, 30% ao menos uma vez por mês e 55% nunca vão. Quanto mais crente, maior a desconfiança em relação à teoria de Darwin.

Por outro lado, a evidência em favor da evolução também é indiscutível. Ela está no registro fóssil, datado usando a emissão de partículas de núcleos atômicos radioativos. Rochas de erupções vulcânicas (ígneas) enterradas perto de um fóssil contêm material radioativo. O mais comum é o urânio-235, que decai em chumbo-207.

Analisando a razão entre o urânio-235 e o chumbo-207 numa amostra de rocha ígnea e sabendo a frequência com que o urânio emite partículas (em 704 milhões de anos, a quantidade de urânio numa amostra cai pela metade), cientistas obtêm uma medida bastante precisa da idade do fóssil. Por exemplo, os dinossauros desapareceram há 65 milhões de anos.

A evidência em favor da evolução aparece também na resistência que bactérias podem desenvolver contra antibióticos. Quanto mais se usam antibióticos, maior a chance de que mutações gerem bactérias resistentes. Esse tipo de adaptação por pressão seletiva pode ser investigado no laboratório, sujeitando populações de bactérias a certas drogas e monitorando modificações no seu código genético.

Posto isso, pergunto-me por que a evolução causa tanto problema para tanta gente. Será que é tão ofensivo assim termos tido um ancestral em comum com outros primatas, como os chimpanzés?

A nossa descendência é ainda muito mais dramática: se formos mais para o passado, todos os animais que existem descenderam de um único ancestral, o Último Ancestral Universal Comum (na sigla Luca, em inglês), que provavelmente era um ser unicelular.

Essa desconfiança do conhecimento científico é muito estranha, dada a nossa dependência dele no século 21. (De onde vêm os antibióticos e iPhones?) O problema parece estar ligado ao Deus-dos-Vãos, a noção de que quanto mais aprendemos sobre o mundo, menos Deus é necessário. Os que interpretam a Bíblia literalmente veem nisso uma perda de rumo. Se Deus não criou Adão e Eva e se não nos tornamos mortais após a "queda do Paraíso", como lidar com a morte?

Uma teologia que insiste em contrapor a fé ao conhecimento científico só leva a um maior obscurantismo. Mesmo que não acredite em Deus, imagino que existam outras formas de encontrar Deus ou outros caminhos em busca de uma espiritualidade maior na vida.

Antes do Big Bang

Voltando no tempo, as galáxias se apertam, o calor aumenta e a matéria se dissocia em partículas

Como escreveu Milan Kundera, "as únicas perguntas sérias são aquelas que até uma criança pode fazer". Dentro desse espírito, hoje olharemos para algumas dessas perguntas sobre o Universo.

O modelo do Big Bang usa observações para concluir que o Universo originou-se há 13,7 bilhões de anos e que vem se expandindo e esfriando desde então. Essa afirmação não é uma crença. Ela se baseia em evidências concretas. O princípio da ciência é "ver para crer" e não vice-versa.

Sabemos que o Universo está em expansão pois, ao medirmos a luz de galáxias distantes, vemos que ela é desviada em direção a maiores comprimentos de onda, como prevê o efeito Doppler. Imaginando a luz como uma onda (ou o fole de um acordeão), a expansão implica na maior separação entre os picos, causando mudanças na luz que é medida na Terra.

Essa expansão é uma dilatação do próprio espaço. Galáxias não são como os detritos de uma bomba que explodiu. Caso fossem, o Universo teria um centro onde tudo começou. Pelo contrário, todos os pontos no Cosmo são importantes, como na superfície de uma bola.

Imaginando as galáxias como moedas coladas à bola, quando ela infla, um observador em uma galáxia verá todas as outras afastando-se dele. Mas outros observadores em outras galáxias verão a mesma coisa: nenhum é mais central que os outros. Nosso Universo é assim, mas em três dimensões (a superfície da bola tem duas dimensões).

Mas se o Universo está se expandindo, o que há do lado de fora?

A confusão vem de vermos a expansão cósmica como uma bola imersa no espaço à sua volta. Vendo a superfície da bola como um Universo em duas dimensões, tudo o que existe é a superfície e nada mais: a bola infla e crescem as distâncias entre as moedas (as galáxias). Nada existe, ou precisa existir, do "lado de fora". O espaço nasce e cresce com a expansão.

A coisa é mais sutil pois, devido à velocidade da luz, só podemos ver até uma certa distância. Nosso "horizonte" chega a uns 42 bilhões de anos-luz, distância percorrida pela luz em 13,7 bilhões de anos. (Seriam 13,7 bilhões de anos-luz se o Universo não estivesse em expansão, mas a luz pega carona com a dilatação do espaço e viaja três vezes mais longe.) Portanto, pode haver bastante espaço "lá fora", além do horizonte, também em expansão.

Porém, ao voltarmos no tempo, a "bola" fica menor e as galáxias se apertam. O calor aumenta e a matéria se dissocia em seus constituintes básicos: de moléculas a átomos e, depois, outras partículas. Rapidamente, chegamos a uma época em que as energias estão além do que podemos testar em laboratório.

O que ocorreu no começo? Há duas escolas: uma afirma que o Universo, como uma bolha em uma sopa fervendo, surgiu de uma flutuação submicroscópica, e que só então, quando a energia dessa bolha espacial transformou-se em matéria, o tempo começou. Não existia um "antes" pois não existia mudança alguma para ser quantificada.

Outra diz que o Universo é parte de um multiverso eterno, entidade em que todos os universos possíveis coexistem. O fascinante é que essa hipótese pode até ser verdadeira. Mas não sabemos como testá-la.

Uma bolha no tempo

Cientistas criaram um intervalo de tempo em que as coisas ocorrem sem serem vistas

Os melhores mágicos são aqueles que conseguem realizar os feitos mais improváveis, que parecem violar as leis da natureza: o truque do desaparecimento, de serrar alguém ao meio, de parecer adivinhar que carta você escolhe, de tirar um coelho da cartola... A mágica da mágica está justamente em ludibriar a nossa percepção do real, fazendo o impossível parecer possível.

Pois bem, nesta semana, cientistas da Universidade de Cornell, nos EUA, anunciaram um feito que parece ludibriar as leis da natureza: criaram uma "bolha no tempo", um intervalo de tempo em que coisas ocorrem sem que sejam detectadas por um observador externo.

Como diz o ditado, "ver para crer" forma a base da nossa percepção. Recebemos informação através de pulsos de luz que chegam aos nossos olhos, refletidos do objeto que observamos. Se o objeto está em movimento, esses pulsos vão mudando com o tempo. Para não vermos que algo ocorreu, "basta" não recebermos luz vinda do objeto.

A experiência envolve pulsos de luz viajando em fibras óticas modificadas. Fibras óticas são essencialmente tubos de vidro por onde a luz, por exemplo na forma de raios laser, pode viajar. Como sabemos, essas fibras revolucionaram as telecomunicações pois têm perdas muito menor de sinal do que meios mais comuns, como cabos de cobre.

Os cientistas enviaram um pulso de laser por uma fibra desenhada para dispersar ou colimar luz de forma controlada. Um pulso de laser é uma onda de luz pura, com apenas uma frequência. A certa altura na fibra, o pulso de laser sofre interferência de outro pulso que muda a luz de uma para várias frequências.

Esse pulso combinado entra então numa parte da fibra onde pulsos com frequências diferentes viajam com velocidades diferentes, com o azul indo mais rápido do que o vermelho. Com isso, as duas cores são separadas até que, entre elas, existe um espaço onde não há luz alguma. Esse intervalo de escuridão total, com um centímetro de comprimento e duração de 50 trilionésimos de segundo, é interpretado como uma bolha no tempo. O que ocorre nela não pode ser visto.

Para se certificar de que a bolha era real, os cientistas fizeram um pulso de luz passar pelo local onde a bolha foi criada. Em geral, a interferência entre os dois pulsos acusaria a existência do pulso dentro da bolha. Mas quando o pulso enviado foi examinado após passar pela região da bolha, nada havia mudado.

Mesmo que o intervalo de tempo tenha sido muito curto, "curto demais para alguém roubar um quadro num museu", brincou Moti Fridman, que trabalhou no experimento, o feito demonstra que "invisibilidade" pode ocorrer tanto no espaço quanto no tempo.

Uma analogia seria a seguinte: um trem com 40 carros viaja na sua direção. Você vê um motociclista querendo atravessar os trilhos do trem. Sem que você saiba, os carros de número 20 e 21 se soltam, criando um espaço entre eles. O motociclista aproveita a brecha e atravessa antes dos carros se juntarem novamente. Você vê apenas o motociclista já do outro lado do trem. "Será que vi um fantasma?", você poderia se perguntar. Não... Foi apenas uma manipulação sensacional das propriedades da luz, um exemplo da mágica da ciência.

Um ano que promete

Descobertas sobre energia escura e sobre a esquiva 'partícula de Deus' podem vir no ano que começa

foi um ano curioso para a ciência, em particular para a física.

O Nobel foi dado aos três astrônomos que descobriram a misteriosa energia escura, responsável pela aceleração do Universo.

Físicos do acelerador de partículas LHC (Grande Colisor de Hádrons, em inglês) caçaram implacavelmente o esquivo bóson de Higgs, conhecido como a "partícula de Deus", ainda sem sucesso.

E, ainda mais estranho, cientistas do laboratório italiano de Gran Sasso afirmaram ter encontrado partículas chamadas neutrinos capazes de viajar mais rápido do que a luz, algo que, em princípio, vai contra a premissa da teoria da relatividade de Einstein.

A energia escura é um dos grandes mistérios da ciência moderna. Confesso que, quando as primeiras observações foram apresentadas em 1998, duvidei que fosse possível. Como explicar que uma espécie de fluido (não líquido, claro) permeia o Universo e dita com que velocidade ele se expande?

A ideia de que algo preenche todo o espaço é muito antiga, já popular com o éter dos gregos. A energia escura é o éter moderno. Só que, ao contrário do éter da Antiguidade, que não existe, a energia escura foi comprovada de diversas formas diferentes, que mostram que ela contribui com cerca de 73% do total de matéria e energia no Cosmos.

Em dezembro, cientistas trabalhando no Cern, centro europeu que é a casa do LHC, divulgaram os resultados de um ano de coleta de dados. O Higgs continua arredio, se bem que temos agora limites firmes para a sua massa, ao menos nas teorias mais simples que postulam a sua existência. Se existir, deverá ter uma massa entre 115 vezes e 130 vezes maior que a de um próton. Até o final de 2012, é muito provável que tenhamos uma resposta.

Existem várias possibilidades: o Higgs pode existir, como previsto, e será encontrado neste ano; pode existir, mas com uma massa bem maior do que a que o LHC pode encontrar; ou, claro, pode não existir.

De qualquer forma, seria muito estranho se nada fosse encontrado na margem de massa esperada. Caso isso ocorra, saberemos que o Modelo Padrão, a teoria-mestra da física de partículas, está mesmo incompleto. Isso apresentará tanto um desafio quanto um problema para a física de partículas: se os resultados do LHC puxarem a massa do Higgs para muito mais alto, não poderemos continuar essa busca com as tecnologias atuais.

Isso poderia levar a física de aceleradores a um hiato. Muitas teorias permaneceriam sem ser testadas. E teorias sem experimentos são cegas.

Quanto ao neutrino superveloz, a esperança é a de que cientistas no acelerador americano Fermilab possam recalibrar seus experimentos para confirmar ou refutar os resultados do laboratório de Gran Sasso.

Isso é imprescindível para que o achado ganhe credibilidade; em ciência, grandes descobertas precisam ser confirmadas em laboratórios diferentes. De minha parte, acho pouco provável que o resultado vingue. Mesmo se vingar, a teoria da relatividade continuará válida, visto que foi confirmada inúmeras vezes (por exemplo, a cada vez que você usa o seu GPS). Teria apenas de ser emendada. Mas, para isso, temos de esperar os resultados. Pois quem decide é a Natureza.

Quando mito e ciência se encontram

Muito do que é narrado nas tradições religiosas, como a estrela de Belém, é inspirado por eventos reais

No seu belíssimo "A Adoração dos Magos", o pintor renascentista italiano Giotto di Bondone reproduz a icônica visita dos reis magos à manjedoura onde está o bebê Jesus. Acima, vemos a estrela de Belém, representada como um cometa dourado. Giotto observou o cometa de Halley em 1301, o que influenciou sua obra de 1304.

O que ele não sabia é que o cometa havia aparecido também em 12 a.C.. A conexão que Giotto fez entre o cometa e a famosa estrela foi criticada por muitos, incluindo São Tomás de Aquino. (Quem estiver interessado em visões astronômicas de fim de mundo consulte o meu livro "O Fim da Terra e do Céu"). Cometas não brilham durante o dia, ele argumentou; fora isso, cometas são um mau agouro: "No sétimo dia todas as estrelas, tanto planetas quanto estrelas fixas, cairão dos céus com caudas em fogo, como cometas", escreveu.

A crença de que fenômenos celestes têm significado profético integra inúmeras culturas. Os céus, sendo a morada dos deuses (ou de Deus), espelham as intenções divinas, sejam elas boas ou más.

O grande astrônomo alemão Johannes Kepler, tentando justificar o evento bíblico em termos astronômicos, mostrou que Júpiter e Saturno sofreram três conjunções (estavam perto um do outro) no ano 7 a.C.. Ele imaginou que essas conjunções criassem uma nova, que seria o nascimento de uma estrela. (Hoje sabemos que o fenômeno nova ocorre quando uma estrela do tipo anã branca suga matéria de uma companheira a ponto de acumulá-la sobre sua superfície em altas densidades. O hidrogênio acumulado funde-se em hélio, criando uma nova, que brilha de 20 a cem dias).

Várias tentativas já foram feitas para se associar a estrela de Belém a um evento astronômico, nenhuma ainda conclusiva, se bem que muitas são sugestivas. Isso não tira a importância mítica do evento bíblico, mas mostra que muito do que é narrado nas tradições culturais e religiosas da humanidade é inspirado por eventos reais.

Outro exemplo curioso é o das renas voadoras, cuja origem já foi ligada aos efeitos de um cogumelo alucinógeno (capaz de causar delírios), o Amanita muscaria, que era, e presumivelmente ainda é, consumido em rituais xamânicos na Lapônia e em certas regiões da Sibéria. O cogumelo tem o aspecto que vemos nos contos de fada, vermelho com bolinhas brancas, e aparece frequentemente em lendas de várias culturas europeias. Entre os seus vários apelidos, meu favorito é "ovolo matto" (ovo louco), da região italiana de Trentino.

O etnobotânico Jonathan Ott chegou a especular que as cores do cogumelo inspiraram as da roupa do Papai Noel e que as renas davam a impressão de voar após ingerir o cogumelo e agir de forma descontrolada. Ou talvez os pastores e caçadores da Lapônia viam tais coisas após ingerir o cogumelo.

A cultura popular-religiosa ou não-é um rico repositório de experiências e narrativas, muitas vezes inspirada pelo que as pessoas veem (ou pensam que veem) e sentem (ou pensam que sentem). Se a ciência pode iluminar a origem dessas histórias, isso só adiciona à sua magia. Neste ano, pendurei um Amanita muscaria na árvore de Natal. A estrela, claro, já está no topo.

As quatro eras da astrobiologia

Somos já relacionados com outros seres extraterrestres, caso eles existam; toda vida vem da mesma fonte

Domingo passado, dei a palestra inaugural na Escola Avançada de Astrobiologia de São Paulo, um evento que reuniu cientistas de ponta e alunos de pós-graduação dos quatro cantos do planeta. Minha tarefa era ligar a cosmologia, que estuda a origem e a evolução do Universo, à astrobiologia, que se ocupa da origem da vida na Terra e da possibilidade de vida extraterrestre.

Como ponto de partida, é bom lembrar que nós, e qualquer outro tipo de vida que por acaso exista no Cosmo, somos produto da mesma física e química. Nisso, somos já relacionados com outros seres extraterrestres, caso existam. Toda vida vem da mesma fonte.

As criaturas vivas são aglomerados de moléculas capazes de criar cópias de si mesmos.

Como moléculas são coleções de átomos, e átomos são feitos de prótons, nêutrons e elétrons, a vida precisa, como ingredientes essenciais, das partículas de matéria que preenchem o Cosmo.

A primeira era foi, portanto, a era física, começando com a origem do Universo e se estendendo até a formação das primeiras estrelas algumas centenas de anos após o Big Bang. Foi nessa era que surgiram os elétrons, prótons e nêutrons que, primeiro, formaram os núcleos atômicos mais leves, isótopos de hidrogênio, de hélio e de lítio. Em torno de 400 mil anos após o Big Bang, prótons e elétrons combinaram-se para formar átomos de hidrogênio, os mais simples e abundantes do Universo. Esse átomos aglomeraram-se em nuvens gigantescas que, com a ajuda da gravidade, formaram as primeiras estrelas: enormes e de curta vida. Esses monstros estelares explodiram com tremenda violência, gerando os átomos que preenchem a Tabela Periódica, o carbono, o oxigênio, o nitrogênio e os outros ingredientes de todos os seres vivos. Aqui se inicia a segunda era, a era química.

Esses átomos espalharam-se pelo espaço interestelar, semeando as galáxias nascentes que, já no segundo bilhão de anos após o Big Bang, encheram o Cosmo. Nessas galáxias, o mesmo processo de vida e morte das estrelas foi se repetindo, e mais elementos químicos foram forjados. Junto a elas, nasceram planetas e suas luas. A diversidade de mundos é espantosa, cada qual semeado com sua dose de elementos químicos. Naqueles onde existe água líquida e uma química complexa, a vida pode ter surgido. Começou aqui a terceira era, a era biológica.

Sabemos que, em torno de 3,8 bilhões de anos atrás, a vida surgiu aqui na Terra, composta dos restos de estrelas que explodiram em nossa vizinhança cósmica. Possivelmente, ela surgiu também em outros lugares, tanto antes quanto depois de ter surgido aqui. A quarta era, que chamo de era cognitiva, é bem mais recente, começando há menos de meio milhão de anos na Terra. Pode ter começado um ou dois bilhões de anos antes daqui, mas não muito mais do que isso. A vida demora a evoluir de seres unicelulares a seres multicelulares e, destes, a seres inteligentes, se é que o faz. A diversidade da vida em um planeta depende de sua história. A vida que encontramos aqui só existe aqui. Mesmo se a vida for de fato comum no Cosmo, é pouco provável que a vida inteligente o seja. Deste modo, somos únicos no universo.

A 'partícula de deus' continua arredia

O bóson de Higgs é o elo perdido do modelo que descreve tudo o que sabemos sobre a matéria

A cada dia, aumentam as expectativas de que algo precisa acontecer no LHC (do inglês Large Hadron Collider, Grande Colisor de Hádrons), o gigantesco acelerador de partículas do Cern (Organização Europeia de Pesquisa Nuclear). Desenhado para encontrar, principalmente, uma partícula chamada "Higgs", em homenagem ao físico inglês Peter Higgs, que propôs sua existência, até o momento os experimentos não têm nada a mostrar.

Pelo contrário, os resultados parecem delimitar a massa da hipotética partícula a valores que contrariam muitos cálculos. Talvez a constituição da matéria seja mais estranha do que suspeitamos.

É conveniente falar da massa de partículas pesadas em unidades da massa do próton, o integrante principal do núcleo de todos os átomos. O limite atual da massa da partícula Higgs, anunciado no dia 18 de novembro passado, é menor do que a de 141 prótons, provavelmente em torno de 120 prótons. Se a Higgs existir, claro. Porque devemos sempre lembrar que físicos não ditam como funciona a natureza.

Uma partícula como Higgs ajudaria a compreensão de como outras partículas (como quarks e elétrons) têm as massas que têm, mas não significa que a Higgs existe.

Mas antes de continuarmos, um pequeno aparte sobre esse estranho apelido, "partícula de deus". Claro que uma partícula de matéria não tem nada a ver com Deus. "A Partícula de Deus" é o título do livro do prêmio Nobel Leon Lederman, diretor do laboratório americano Fermilab quando fiz meu pós-doutorado lá. O título foi sugerido pelo seu editor, que não gostou do título que ele havia proposto. Lederman queria chamar o livro de "The God Damned Particle" ("maldita partícula") porque ninguém consegue encontrá-la. Mas o editor achou que "The God Particle" venderia muito mais. Acho que ele tinha razão.

A Higgs é o elo perdido do Modelo Padrão, um conjunto de resultados que descrevem em detalhe tudo o que sabemos sobre as partículas que compõem a matéria e suas interações. Ele é um triunfo da física do século 20, reunindo décadas de grandes descobertas experimentais e teóricas. Sua precisão é tamanha ao descrever como as partículas interagem entre si que ninguém, ou quase ninguém, duvidava de que a Higgs, ou algo como ela, seria encontrada. A realidade, entretanto, é outra: não só a Higgs não apareceu, como, se existir, terá uma massa que não seria a mais "natural".

A busca por uma partícula tão elusiva é um excelente modelo de como a ciência funciona. Uma hipótese é proposta, prevendo a existência de uma nova entidade natural. Cálculos detalhados são feitos, tentando isolar as propriedades dessa entidade hipotética. Experimentos são montados para testar a hipótese, ou seja, para tentar encontrar a possível nova entidade. Em caso afirmativo, ótimo. Em caso negativo, há duas alternativas: ou a entidade não existe ou a hipótese deve ser refinada. Esse refinamento gera novas hipóteses que também precisam ser testadas.

Esse processo eventualmente leva a novas explicações de como a natureza funciona. Um resultado negativo muitas vezes abre caminhos inesperados, ampliando nosso conhecimento do Universo. Em ciência, crise leva ao novo.

O vazamento

Toda exploração nos limites do conhecimento envolve riscos enormes. A do pré-sal não será diferente

Aconteceu o primeiro desastre sério da história recente da exploração petrolífera da costa do Rio. Cheguei aqui nesta semana e fiquei horrorizado com as manchetes sobre o vazamento de óleo no campo de Frade, em poço explorado pela Chevron na bacia de Campos, a 370 quilômetros do continente.

O vazamento ocorre a uma profundidade de 1,2 km e, até quarta-feira, havia liberado, segundo a empresa, em torno de 2.500 barris após 15 dias. Existem disparidades entre o que a ANP (Agência Nacional de Petróleo), os observadores da ONG SkyTruth e os porta-vozes da Chevron andam dizendo.

Segundo a SkyTruth, o vazamento foi de cerca de 15 mil barris, muito superior ao declarado pela companhia. Enquanto a Chevron diz ter engajado 18 navios em rodízio para a limpeza da região, a Polícia Federal do Rio diz que havia apenas um. Para piorar, a empresa contratada para perfurar o poço, a Transocean, é a mesma que operava a plataforma Deepwater Horizon, responsável pelo maior vazamento da história americana, no golfo do México, no ano passado.

Consequentemente, a ANP suspendeu as atividades da Chevron no Brasil e negou à companhia a possibilidade de perfurar novo poço para explorar a camada do pré-sal. Com uma reserva estimada em 50 milhões de barris, o pré-sal é uma das maiores descobertas dos últimos 30 anos. Não é coincidência que, quando voo para o Rio hoje, noto que uma fração razoável dos passageiros trabalham para a indústria petrolífera e suas subsidiárias.

Com o aumento da população mundial e, consequentemente, do consumo de petróleo e seus derivados, fica cada vez mais difícil achar reservas de fácil exploração. Mas o pré-sal realmente bate todos os recordes. Com profundidade de 6 a 7 quilômetros da superfície e passando por uma camada de sal com espessura variando de 200 metros a 2 quilômetros, a extração será extremamente difícil, desafiando a tecnologia atual.

Desde que ouvi falar do pré-sal pela primeira vez, tenho tido pesadelos sobre a possibilidade concreta de desastres ecológicos de dimensões catastróficas, capazes de comprometer a costa do Brasil desde o Espirito Santo até Santa Catarina.

Ouvimos muito sobre a euforia da descoberta e sobre como é viável a extração do petróleo sob essas condições complicadas, mas muito pouco sobre medidas tomadas caso vazamentos ocorram, o que me parece inevitável. Toda exploração nos limites do conhecimento envolve riscos enormes. O pré-sal não será uma exceção para esse fato.

Enquanto outras economias debatem como ir além do uso de combustíveis fósseis, o Brasil, com sua vasta rede hidrelétrica e potencial solar e eólico, parece estar querendo ir para trás. Claro que todos querem os royalties que vêm da exploração do petróleo, sempre com a visão do lucro a curto prazo. Mas acidentes como esse, no campo de Frade, mostram os perigos da exploração desenfreada e sem medidas rígidas de controle.

O pré-sal pode vir a ser a galinha dos ovos de ouro do Brasil. Vale lembrar que, na fábula de Esopo, o dono da galinha, ganancioso e impaciente, acaba por matá-la para pegar os ovos que acreditava ter no ventre. E acaba sem nenhum.

O cérebro determina o que é real?

Estamos cercados de radiação eletromagnética que não vemos. O essencial é invisível aos olhos

Para que eu esteja escrevendo estas palavras, uma coreografia desconhecida organiza a ação coletiva de milhões de neurônios no meu cérebro: ideias emergem e são expressas em palavras, que datilografo no meu laptop graças à coordenação detalhada dos meus olhos e músculos. Algo está no comando, uma entidade que chamamos de "mente".

Segundo a neurociência moderna, nossa percepção do mundo é sintetizada em regiões diferentes do cérebro. O que chamamos corriqueiramente de "realidade" resulta da soma integrada de incontáveis estímulos coletados pelos cinco sentidos, captados no mundo exterior e transportados para nossas cabeças pelo sistema nervoso.

A cognição, a experiência concreta de existirmos aqui e agora, é uma fabricação de incontáveis reações químicas fluindo por bilhões de conexões sinápticas entre neurônios.

Eu sou e você é uma rede eletroquímica autossustentável, que se define através de sua atuação na malha de células biológicas que constituem o nosso corpo. Mas somos muito mais do que isso.

Somos todos diferentes, mesmo se feitos da mesma matéria-prima. A ciência moderna destituiu o velho dualismo cartesiano de matéria e alma em favor de um materialismo estrito. Hoje, afirmamos que o teatro do ser ocorre no cérebro e que o cérebro é uma rede de neurônios que se acendem e apagam como luzes numa árvore de Natal.

Ainda não temos ideia de como essa coreografia neuronal engendra a nossa sensação de existirmos como indivíduos. Vivemos nossas vidas convencidos de que a separação entre nós e o mundo à nossa volta é clara. Precisamos dela para construir uma visão objetiva da realidade que nos cerca.
No entanto, nossa percepção dessa realidade, na qual baseamos nossa sensação de existir como indivíduos, está longe de ser completa. Nossos sentidos capturam apenas uma pequena fração do que realmente ocorre à nossa volta. Trilhões de neutrinos vindos do coração do Sol atravessam nossos corpos a cada segundo.

Estamos cercados por radiação eletromagnética de todos os tipos-ondas de rádio, infravermelha, micro-ondas-sem nos dar conta disso. Sons escapam da nossa audição, grãos microscópicos de poeira e bactérias são invisíveis aos nossos olhos. Como disse a raposa ao Pequeno Príncipe: "O essencial é invisível aos olhos".

Nossos instrumentos em muito ampliam nossa visão, permitindo-nos "ver" o que escapa aos nossos sentidos. Mas a tecnologia tem limites, mesmo que esteja sempre avançando. Portanto, uma grande fração do que ocorre escapa e escapará à nossa detecção. O que sabemos sobre o mundo depende do que podemos medir e detectar.

Quem, então, pode determinar que sua sensação do real é a verdadeira? O indivíduo que percebe a realidade apenas com os sentidos? Ou o que amplifica sua visão com instrumentos diversos?

Obviamente, essas pessoas verão coisas diferentes. Se compararem o que chamam de realidade material, o conjunto das coisas que existem à sua volta, irão discordar completamente. Qual dos dois está certo? Eu proponho que nenhum está. Mas vamos ter de continuar essa conversa na semana que vem.

O que é o espaço?

O espaço vazio não existe: há um vácuo de flutuações de energia capazes de criar partículas de matéria

DE VEZ em quando é bom parar e refletir sobre coisas que pensamos ser triviais. Com frequência, descobrimos que o que tomamos como simples é bem mais complicado do que parece. Esse é o caso do conceito de espaço na física e na matemática.

Todo mundo tem uma noção intuitiva de espaço: é o que separa as coisas. Sem ele, tudo estaria embolado no mesmo lugar. Portanto, de acordo com essa definição, para entender o que é espaço implicitamente precisamos de outros objetos.

Obviamente, é difícil compreender o que é o espaço vazio, já que nesse caso não existem objetos distantes entre si. Mas conhecemos intuitivamente o seu significado: uma região sem qualquer matéria. Ou seja, para definirmos espaço, vazio ou não, precisamos de matéria.

Na matemática, espaço é uma construção abstrata, uma invenção para definir distâncias entre dois ou mais pontos ou entre dois ou mais objetos. É importante lembrar que espaço é uma invenção e que não tem, a princípio, uma existência física. Espaço não é uma coisa. Ou é?

Na física moderna, a história fica mais complicada e bem mais interessante. Para Newton, o criador das leis da mecânica e da gravidade, o espaço é uma espécie de palco onde se desdobra o drama da natureza. Os fenômenos ocorrem sem afetar o palco, que está lá apenas para permitir que objetos interajam entre si. Por exemplo, o Sol e a Terra ou você e uma cadeira. Com Einstein e a relatividade, tudo muda.

Einstein mostrou que o espaço não é inerte: ele responde à presença de matéria, sendo uma entidade plástica e não rígida como supôs Newton. Quando, no final do século 17, Newton explicou a atração gravitacional entre dois corpos, imaginou o espaço entre eles como sendo irrelevante. O que importava era a massa dos corpos e a distância entre eles. Para Newton, a gravidade age através do espaço, uma influência um tanto misteriosa que atua à distância: o Sol não precisa tocar na Terra para influenciá-la.

Einstein mudou isso, sugerindo que o espaço em torno de objetos é distorcido em proporção à sua massa e densidade. Quanto mais denso um corpo, maior sua atração gravitacional e maior a distorção que causa no espaço à sua volta. Para Einstein, o espaço deixou de ser apenas palco e virou ator também.

Mas mesmo para Einstein o espaço vazio ainda seria o espaço sem qualquer objeto material e, portanto, com geometria plana. Com a física quântica, houve uma nova mudança na compreensão do que seria o "vazio". No mundo dos átomos e das partículas subatômicas, tudo existe num estado de agitação constante: um elétron nunca para no mesmo lugar. Portanto, sempre haverá algum movimento.

Existe uma probabilidade de que mesmo no espaço vazio, uma flutuação de energia possa criar partículas de matéria. A física quântica permite uma violação temporária da conservação de energia.

Partículas podem aparecer do espaço vazio (ou vácuo), contanto que se desintegrem outra vez, numa dança constante de criação e destruição.

Ou seja, de acordo com a física quântica, o espaço vazio não existe. Há um vácuo pleno de flutuações de energia capazes de criar partículas de matéria, mesmo que por apenas alguns instantes. O espaço vira uma coisa que pode criar.

Dexter entre a ciência e a religião

Na série de TV, um mata em nome de Deus, e o outro, em nome da sua justiça pessoal; ambos estão errados

Imagino que muitos de vocês conheçam a popular série da Showtime chamada "Dexter", agora no seu sexto ano. Se não conhecem, não tem problema: aqui vai um resumo.

Imagine um assassino justiceiro, que mata apenas os criminosos. Na série, Dexter Morgan, representado pelo ator Michael Hall, é adorável, boa gente e trabalha como analista para a polícia de Miami. Sua especialidade é explorar os traços de sangue no local do crime, buscando pistas que levem ao assassino. Ele só mata suas vítimas após conferir que, de fato, são culpadas. O interessante da série é que você acaba torcendo por um assassino que ignora o sistema penal. Sua lógica é: quem assassina uma pessoa inocente merece morrer. Ponto.

A cada ano, Dexter confronta assassinos diversos, cada qual com suas características. A diferença é que Dexter conseguiu domar o seu "passageiro negro," o instinto assassino que o faz matar outros seres humanos. Se não o domou, conseguiu converter uma força destrutiva numa força positiva (que busca um senso de justiça).

Nesta temporada, Dexter, um ateu que baseia suas ações em decisões racionais, confronta pela primeira vez a fé e suas dúvidas. Os assassinos agem em nome de Deus, ou assim acreditam, recriando os eventos descritos no Apocalipse de João, último livro do Novo Testamento. O show é uma paródia dos inúmeros assassinatos em nome da religião, tema que discuti com Frei Betto no livro "Conversa sobre a Fé e a Ciência" (Ed. Agir, 2011).

Numa conversa entre Dexter e o irmão Sam, um ex-criminoso que virou pastor e que ajuda outros criminosos a encontrar o caminho do bem, a essência do confronto é esclarecida. Diz o irmão Sam: "Não posso provar para você que Deus existe. Mas a ciência não pode provar que Ele não existe". Ou seja, para os que têm fé, Deus só pode ser encontrado além do plano de ação da ciência, baseado numa metodologia dedutiva. Já um ateu reverteria o argumento dizendo: "Se você está tão certo de que Deus existe, então prove. Não vejo evidência".

No cerne do argumento encontramos uma incompatibilidade fundamental entre o discurso da ciência e os da fé. O irmão Sam já disse: para os que acreditam em presenças sobrenaturais no mundo, o discurso científico tem pouco a dizer sobre a existência de Deus. Eles tomam antibióticos e mandam e-mails com seus iPads, mas param por aí.

Seria de esperar que alguma espécie de coexistência pacífica pudesse ser encontrada, em que o crente e o descrente concordassem em não concordar. Se você acredita em Deus, vá em frente. Se não, vá em frente também. Infelizmente, as muitas questões nas quais a religião pode influenciar decisões políticas, educacionais e sociais não permitem essa coexistência inocente. A separação entre Igreja e Estado deveria tomar conta disso, mas, infelizmente, não é o caso.

Não sei o que vai ocorrer na série. Ao usar assassinos que são fanáticos religiosos, os autores estão tomando partido. Por outro lado, Dexter também é um assassino, mesmo se ateu. Um mata em nome de Deus, o outro em nome de uma justiça pessoal. Ambos estão errados. Espero que ao menos na TV algum meio-termo seja atingido. Ficaria decepcionado se Dexter virasse religioso.

O Brasil deve aprender mais ciência

Ao entender os mecanismos da natureza, o homem poderá erguer-se, sem medo, perante a criação

COM FREQUÊNCIA, perguntam -me por que escrevo para o público não especializado. "Isso não toma tempo de sua pesquisa?" A resposta é sim, toma. Porém, para mim -e para outros cientistas que dedicam parte de seu tempo à divulgação científica- apresentar as ideias da ciência à sociedade é mais do que divertido ou intelectualmente estimulante: é nosso dever. E, mais importante ainda, é também vital para o nosso futuro.
Há diversas razões para isso. Aqui posso tocar em apenas algumas delas. Uma é que a ciência é parte essencial da nossa cultura e contribui crucialmente para a nossa visão de mundo. Pense que quando Cabral chegou aqui as pessoas pensavam que a Terra era o centro do cosmo e que nós éramos os escolhidos, criados à imagem de Deus. À medida que a compreensão científica do Universo avançou, nossa percepção de quem somos e de onde vivemos mudou.
A influência científica da nossa visão de mundo não se limita a ideias abstratas. Pelo contrário, nossa percepção da realidade é determinada por inovações tecnológicas. A morte recente de Steve Jobs, o líder da Apple, ilustra claramente como a ciência de ponta, aliada ao design inovador, pode mudar como a sociedade vive e se comunica.
Uma segunda razão se origina ao menos com os Atomistas da Grécia Antiga, se não antes, com Tales e Heráclito no século 6 a.C. Conforme escreveu o pensador romano Lucrécio em seu poema "Sobre a natureza das coisas": 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. Quando finalmente entendermos que nada pode surgir do nada, teremos uma imagem muito melhor de como formas materiais podem ser criadas ou como fenômenos podem ser ocasionados sem a ajuda de um deus.
A razão e a lógica são propostas como antídotos contra medos irracionais, baseados na fé cega em crenças supersticiosas. A ciência é uma consequência direta dessa profunda mudança de atitude: nada de se curvar perante divindades. Ao entender os mecanismos que regem a natureza, o homem poderá erguer-se, sem medo, perante a criação.
A ciência terá um papel cada vez maior no nosso futuro. Tome, por exemplo, a questão das fontes de energia e do aquecimento global. Quais as escolhas que melhor equilibram nossas necessidades e a saúde do planeta? Quais candidatos políticos se alinham com suas escolhas? Ou a engenharia genética e de como as células-tronco podem criar novas curas para doenças que afligem milhões de pessoas. Até que ponto nossas pesquisas devem ir? Até a clonagem humana? Será que a religião deve ter algum papel na decisão de quais pesquisas devem ou não ser financiadas?
Apenas uma população bem informada será capaz de tomar as decisões para um futuro melhor. Por isso, precisamos de mais ciência na mídia, nas escolas, nas nossas comunidades. Se o Brasil quer estar entre as cinco maiores potências mundiais nas próximas décadas, precisará de uma população educada cientificamente, preparada para competir com países que sabem da importância da ciência para o desenvolvimento.

O filme da sua mente

Supondo que tecnologias capazes de ler a mente se tornem disponíveis, elas exigirão limites jurídicos?

Será que um dia você poderá visualizar os seus pensamentos e torná-los acessíveis em arquivos visuais? Imagine assistir os seus sonhos como se fossem um filme!
Parece coisa de ficção científica, certo? E se outra pessoa (ou o governo) ganhasse acesso ao que ocorre na sua mente? Ou se víssemos o que ocorre na mente de um paciente em coma? As possibilidades médicas são enormes, as complicações éticas também. Supondo que essas tecnologias virem realidade, onde devemos parar? Será que prisioneiros deverão ser submetidos a leituras cerebrais para que o júri possa confirmar o seu veredicto?
Continuamos longe de ver o que ocorre em nossas mentes. Mas não tão longe quanto costumávamos estar. Num experimento recente, voluntários assistiram a videoclipes enquanto sua atividade cerebral era registrada usando ressonância magnética funcional (fMRI). Com os dados coletados, computadores foram capazes de reconstruir parcialmente as imagens que os voluntários viram. Não é o mesmo que ver dentro de suas mentes, mas ver o que suas mentes viam, um feito já bem impressionante.
Como afirmou o cientista cognitivo Jack Gallant, da Universidade da Califórnia em Berkeley, que é um dos autores do estudo, "é um grande avanço para a reconstrução de imagens internas... abrimos uma tela para assistir os filmes que passam em nossas mentes".
Dentre os inúmeros benefícios dessa tecnologia, podemos imaginar o dia em que pessoas deficientes (ou qualquer outra) poderão comandar computadores com suas mentes. No experimento, os voluntários tiveram de ficar sendo escaneados por horas, para que a máquina de fMRI registrasse o fluxo sanguíneo do córtex visual, a região do cérebro que processa a visão.
Num computador, os pesquisadores dividiram o cérebro em pequenos cubos, chamados voxels (pixels volumétricos). A informação dos clipes que chegava ao córtex era medida pelo fMRI, enquanto o computador gravava o tipo e o local da atividade neuronal correspondente a cada imagem, criando um mapa da informação segundo a segundo.
O computador então comparou essa informação com 18 milhões de clipes tirados do YouTube, buscando padrões semelhantes. Os cem mais parecidos eram combinados, e as imagens eram usadas para reconstruir os clipes originais.
Não há dúvida de que esses são apenas os primeiros passos de uma nova tecnologia, e que ninguém pode ainda ver o que se passa na sua cabeça. Dois desafios importantes são a baixa velocidade com que as máquinas atuais de fMRI registram a atividade neuronal (é por isso que a reconstrução é de segundo a segundo) e o tamanho limitado da videoteca usada para comparação.
(Por exemplo, nos 18 milhões de videoclipes do YouTube não havia um com um elefante, de modo que aquela parte da correspondência foi prejudicada.) Porém, como é o caso com novas tecnologias, os primeiros passos podem ser lentos, mas o progresso ocorre mais rápido do que o esperado.
Talvez nossa geração não tenha de censurar nossos sonhos para maridos e mulheres; mas é bem provável que a geração de nossos filhos não terá tanta sorte.

Celebrando a energia escura

Astrônomos vencedores do Prêmio Nobel em Física nos fazem repensar a relação espaço, tempo e matéria

A energia escura está aqui para ficar. Essa semana foi anunciado o Prêmio Nobel em Física. Venceram três astrônomos que em 1998 descobriram algo surpreendente o Universo não só está em expansão, mas essa expansão é acelerada.
Conforme comentou outro vencedor do Nobel, Frank Wilczek: "esse é o maior mistério da física básica atual". E é mesmo. Quando a descoberta foi anunciada, pouca gente achou que estava correta. Mas, passados 13 anos, os efeitos da expansão acelerada foram comprovados por métodos diferentes.
Quando físicos afirmam que o Universo está em expansão, é comum imaginar que houve uma espécie de explosão, como a de uma bomba, que lança seus detritos em todas as direções. Se fosse assim, o Universo teria um ponto central, de onde tudo surgiu. E a verdade é que nenhum ponto no espaço é mais especial do que outro.
Para visualizar a expansão cósmica, convém imaginar uma tira de borracha em duas dimensões, como um quadrado. Imagine, também, que as galáxias são moedas grudadas à tira.
Conforme a tira cresce nas suas duas direções, as moedas afastam-se umas das outras. Um observador numa moeda vê as outras se afastando dele. Portanto, a expansão do Universo é uma expansão da geometria do espaço: as distâncias entre dois pontos crescem. Esse efeito só é observável a distâncias de milhões de anos-luz.
Para determinar que as galáxias estão se afastando umas das outras, astrônomos precisam medir sua distância e velocidade.
Para a distância, utilizam fontes de luz padrão. Por exemplo, usando lanternas idênticas, e sabendo que a intensidade da luz cai com o quadrado da distância, é possível, num descampado à noite, medir a distância das lanternas até um certo ponto a partir da intensidade da luz que chega a este ponto.
O feito dos três astrônomos foi ter achado uma fonte padrão tão poderosa que sua luz pode ser detectada a bilhões de anos-luz de distância. São as chamadas explosões de supernova do tipo Ia, que ocorrem quando uma estrela suga a matéria da sua vizinha até não poder suportar mais seu próprio peso.
As velocidades são determinadas usando o efeito Doppler, que nos é familiar ao ouvirmos uma ambulância. A distorção do som ocorre devido ao alongamento (quando ela se afasta) ou encolhimento (quando se aproxima) das ondas de som.
O mesmo ocorre com a luz. As galáxias que se afastam têm sua luz deslocada para maiores comprimentos de onda, em direção ao vermelho. Daí o nome "desvio para o vermelho das galáxias", a prova de que o Universo está em expansão.
Os astrônomos mostraram que a partir de 5 bilhões de anos atrás, o cosmo começou a expandir mais rapidamente, como se um tipo novo de matéria (ou energia) dominasse seu crescimento. Essa fonte de energia foi chamada de "energia escura". Não sabemos qual a sua natureza. Talvez esteja relacionada a minúsculas flutuações de energia ou a uma nova força da natureza ligada a um campo desconhecido. Ou, talvez, mostre a necessidade de se modificar a teoria da relatividade geral, de Albert Einstein.
Qualquer que seja a resposta, é certo que nos forçará a repensar a relação espaço, tempo e matéria.

Einstein errou?

Muitos sonham em desmentir o genial físico alemão; por enquanto, porém, suas teorias, que inspiraram tecnologias como laser e GPS , resistem ao teste do tempo

MARCELO GLEISER
COLUNISTA DA FOLHA

Esta semana marcou o 106º aniversário da publicação do artigo de Einstein com a famosa fórmula E=mc2, talvez a mais famosa da física.
Aos 26 anos, Einstein redefiniu nossa compreensão da matéria, mostrando sua íntima relação com a energia. O elo da correspondência é a velocidade da luz, representada pelo "c", com um valor aproximado de 300 mil km/s.
Você pisca o olho e a luz dá sete voltas e meia em torno da Terra. Segundo a teoria da relatividade, nada na natureza pode viajar mais rápido do que a luz: qualquer objeto com massa, de um elétron a um cometa, necessariamente deve viajar com uma velocidade mais baixa do que "c".
Porém, vimos recentemente cientistas dos laboratórios europeus Cern, em Genebra, na Suíça, e Gran Sasso, na Itália, anunciando a detecção de partículas com velocidades maiores que a da luz.

FANTASMAGÓRICAS
As partículas são neutrinos, conhecidas como "partículas-fantasmas" devido à sua fraca interação com a matéria: neutrinos atravessam paredes, pessoas e planetas como se não existissem, apenas raramente colidindo com outras partículas.
Os experimentos começam criando neutrinos no Cern. Depois, eles viajam 730 quilômetros através da crosta terrestre até chegar aos detectores em Gran Sasso.
Embora o porta-voz da experiência tenha afirmado que o processo é simples, que basta dividir distância por tempo para obter a velocidade, na prática a coisa é bem mais complicada. De fato, a maioria absoluta dos físicos vê os resultados com muito ceticismo, duvidando que sobrevivam por muito tempo.
Ou, claro, pode ser que os neutrinos tenham viajado mesmo algumas dezenas de bilionésimos de segundo mais rápido do que as partículas da luz. Mas eu não apostaria nisso.
O que acho interessante é o burburinho que surge cada vez que um cientista crê demonstrar que Einstein errou.
Cientistas têm o dever de testar teorias. Dada a profundidade das teorias de Einstein, achar uma falha numa delas pode revolucionar a nossa compreensão do mundo natural. Esse tipo de ceticismo é vital para o funcionamento da ciência.

MATURAÇÃO LENTA
Muitas vezes, uma teoria demora a maturar. De volta a Einstein, esse foi o caso com a sua teoria da relatividade geral, a que relaciona a atração gravitacional com a curvatura do espaço.
A teoria foi desenvolvida aos poucos, entre 1907 e 1915, até Einstein chegar à sua versão final. Afirmar que Einstein deu passos "errados" no meio do caminho é ignorar o processo criativo dos cientistas; a ciência não anda numa linha reta entre dois pontos. Ela meandra aqui e ali até chegar ao seu objetivo.
Que eu saiba, os resultados principais de Einstein estão todos ainda conosco e continuam a inspirar novas pesquisas, sem falar nas tecnologias "einstenianas" do cotidiano.
Mesmo que, um dia, algumas das ideias de Einstein sejam suplantadas por novas teorias-e isso deve acontecer -, dizer que ele estava errado é no mínimo ingênuo.
Será que podemos dizer que Newton estava errado quando Einstein corrigiu suas teorias? Certamente não! Toda teoria deve ser aplicada dentro do seu limite de validade: julgá-la errada quando aplicada fora desses limites é não saber como usá-la.
O próprio Einstein considerou uma de suas ideias como o "maior dos seus erros", a adição da chamada constante cosmológica às equações descrevendo a geometria do Universo.
Em 1931, Einstein visitou o astrônomo Edwin Hubble no observatório do monte Wilson, na Califórnia, e teve a oportunidade de ver o desvio para o vermelho da luz emitida por galáxias distantes. A interpretação mais imediata desse desvio é a expansão do Universo, isto é, que as galáxias estão se afastando umas das outras a altas velocidades. Em 1917, Einstein havia escrito um artigo onde supõe que o Universo é estático, sem expansão alguma.
Para isso, teve de adicionar a constante cosmológica, que garante a solução estática que queria. O resultado de Hubble mostrou que sua suposição não era necessária.

REVIRAVOLTA
Ironicamente, em 1998, astrônomos descobriram que o Universo está em expansão acelerada, efeito que pode ser causado justamente pela constante cosmológica de Einstein. A natureza tem razões que a razão desconhece.
Outro "erro" de Einstein é sua posição com relação à mecânica quântica, que descreve as partículas da matéria. Ele nunca aceitou que, conforme dizia essa área da física, a realidade tivesse um forte componente aleatório.
Até hoje, nada de anormal foi encontrado com a mecânica quântica. Em defesa de Einstein, não houve aqui um erro, mas uma diferença filosófica na sua visão de mundo. É prematuro julgar se sua posição está certa ou errada.
A lição aqui me parece simples: é bom termos cuidado ao julgar teorias a partir de resultados recentes e com pouco escrutínio. Afirmações extraordinárias requerem provas extraordinárias.
Embora o questionamento constante seja vital para a ciência avance, as trombetas da revolução só devem ser soadas após a revolução ter mesmo começado.

O Universo e a vida

A evolução não leva à vida complexa e inteligente: ela leva a formas de vida bem adaptadas ao seu ambiente

SE VOCÊ tem prestado atenção nas últimas notícias sobre ciência, deve ter percebido que está chovendo planeta. (Semana que vem falaremos da suposta descoberta de partículas mais rápidas do que a luz.)

Na semana passada, astrônomos da Universidade de Genebra, na Suíça, descobriram o planeta que mais se parece com a Terra até agora, ao menos em termos da sua massa e posição. O HD85512 b tem massa 3,6 vezes maior do que a da Terra e orbita sua estrela na "zona habitável", região onde a água, se existir, pode ser líquida.

Claro, não sabemos ainda se existe vida no planeta, ou mesmo se ele é rochoso como a Terra. Serão anos até que seja possível analisar, mesmo que superficialmente, a composição de sua atmosfera. Porém, o entusiasmo é justificável: quanto mais planetas semelhantes à Terra forem encontrados, maiores as chances de a vida existir em outro lugar. As descobertas recentes mostram que planetas como a Terra devem existir. Será que o Universo é mesmo propício à vida?

Cientistas acreditam que a vida é comum no Universo devido à regularidade das leis da física e da química. Galáxias distantes se movem segundo as mesmas leis que conhecemos aqui na Terra; suas estrelas e gases são compostos pelos mesmos elementos químicos.

Portanto, é razoável supor que os mesmos processos que levaram a vida a surgir aqui na Terra há cerca de 3,5 bilhões de anos devem ter ocorrido em outras plataformas planetárias. Esse é o argumento da regularidade cósmica.

Mas será suficiente? A suposição é que, se a física e a química são as mesmas, a biologia também será. Quando pensamos em vida extraterrestre, estamos implicitamente supondo que ela obedece à teoria da evolução por seleção natural de Darwin. Claro, só saberemos se esse é mesmo o caso quando obtivermos uma amostra de vida alienígena e estudarmos suas propriedades e composição genética. Porém, é difícil imaginar que os princípios dar-winistas não se aplicarão.

Mas isso nada diz sobre as particularidades das formas de vida. Quando falamos de vida extraterrestre, é fundamental distinguir entre vida unicelular e vida multicelular. Ao contrário do que muitos supõem, a evolução não leva da vida unicelular à vida complexa e inteligente: ela leva a formas de vida bem adaptadas ao seu ambiente.

Aqui na Terra, durante 2,5 bilhões de anos, a vida se resumiu a seres unicelulares. As transições que levaram da vida unicelular à vida multicelular complexa foram muitas e são ainda pouco compreendidas: de células simples a células com o material genético isolado, como as nossas; daí a seres multicelulares; deles, a criaturas com órgãos diferenciados, mas cuja funcionalidade é integrada.

O que aprendemos com o único exemplo que conhecemos é que a história da vida num planeta depende completamente da história geológica desse planeta (ou lua). Se pudéssemos mudar um evento importante na nossa história, digamos, a colisão com o asteroide que exterminou os dinossauros, a história da vida terrestre teria sido outra. Provavelmente, não estaríamos aqui. Do que vemos até agora, a Terra permanece uma joia rara no cosmo. E merece nosso respeito e cuidado.

MARCELO GLEISER é professor de física teórica no Dartmouth College, em Hanover (EUA), e autor de "Criação Imperfeita".
Facebook: http://goo.gl/93dHI

Quando começa a vida?

A primeira batida cardíaca marca o início de uma integração sistêmica, a comunicação entre órgãos

Minha esposa está para ter um bebê a qualquer momento. Aliás, quando você ler essa coluna, é muito possível que o bebê já tenha nascido. Inspirado por isso, nas últimas 39 semanas venho ponderando a questão do início da vida.

Quando, exatamente, a vida começa? Não me refiro ao início da vida na Terra, algo que pesquiso em meu trabalho, mas ao começo da vida de um indivíduo humano, esse tópico controverso que alimenta a grande polêmica entre quem é contra ou a favor do aborto.

Como sou físico e não médico ou especialista em bioética, apresento apenas algumas possibilidades que, espero, incitem mais debates.

Começando do começo: na concepção, temos a junção do espermatozoide e do óvulo. O zigoto é resultado do abraço bioquímico de 46 cromossomos, 23 do pai e 23 da mãe.

É possível argumentar que a vida começa antes da fertilização. Se o esperma "nada" em direção ao óvulo, há um propósito. Mas podemos equacionar vida com um propósito?

Após a fertilização, o zigoto implanta-se na parede uterina e começa a se desenvolver. Este é o blastocisto, de onde as células-tronco podem ser extraídas. Uma incrível dança hormonal ocorre. Após cinco semanas, há um tubo neural e primórdios de coração e outros órgãos. Começa aqui o período embrionário.

Em seis semanas, a coisa acelera: o embrião pode mover suas costas e pescoço. O batimento cardíaco passa a ser detectado via ultrassom em torno de seis semanas. Há fontes que colocam o início do pulso cardíaco ainda antes, em torno de três semanas após a concepção.

Essa transição é, para mim, fantástica. Um amontoado minúsculo de células já tem um sistema nervoso primitivo, que ordena um coração primitivo a pulsar! Como, exatamente, isso ocorre? A primeira batida cardíaca marca a transição entre algo em que células estão se dividindo para algo em que existe uma integração sistêmica, órgãos se comunicando. É aqui que começa?

Em oito semanas, o embrião tem "tudo" de um adulto. É o início da fase fetal, um ser proto-humano, ou já humano, com um coração e cérebro. Por outro lado, sua sobrevivência depende da placenta.

Outra transição acontece quando o feto pode sobreviver independentemente da mãe. Mas quando isso ocorre?

Devido aos avanços na medicina neonatal, 80% dos bebês prematuros de 26 semanas conseguem hoje sobreviver. Com o avanço da tecnologia, essa sobrevivência será ainda maior.

Portanto, essa transição depende da tecnologia.

Finalmente: quando surge o consciente? No útero, no nascimento ou durante a infância? Deixando de lado a questão de como definir o consciente, eletroencefalogramas de fetos no 3º trimestre já revelam uma integração entre os dois hemisférios cerebrais, uma condição importante para a formação do consciente.

Talvez seja o choque do nascimento, quando o bebê é forçado a respirar por si só e a interagir com um ambiente completamente diverso, que desperta o consciente. Ou talvez não exista uma resposta para essa questão, apenas interpretações do que significa vida em estágios diversos de desenvolvimento.

De qualquer forma, tenho de terminar isso, pois preciso arrumar o quarto do bebê que está por vir.

O que é unidade?

Ao refletir sobre unidade, vale lembrar que somos feitos da mesma matéria: pessoas, plantas e rochas

Hoje, nos EUA, é um dia lúgubre, o aniversário de dez anos do ataque terrorista que destruiu as Torres Gêmeas em Nova York e danificou parte do Pentágono. O número de vítimas chegou a 2.977: pessoas de todas as idades, raças e credos.

Entre as várias discussões sobre o que ocorreu e os seus motivos, gostaria de meditar aqui sobre o que mais falta no mundo: unidade. No fim de semana passado, recebemos em casa a artista russa Ekatherina Savtchenko (para ver seu trabalho, visite www.ekatherinas.com). Savtchenko usa a sua arte para transmitir uma forte mensagem de unidade, conectando várias culturas e fés com aspectos diversos do conhecimento humano, incluindo a ciência. Ela é parte da Unity Foundation (Fundação Unidade), um grupo ainda pequeno de pessoas dedicado a encontrar um denominador comum e inspiração dentre as tantas vozes do mundo.

Parte das atividades da fundação é coletar depoimentos de pessoas, registrados em vídeo, sobre sua visão do que é unidade. O objetivo é explorar vários significados da palavra e entender a sua essência. Quando chegou a minha vez e a câmera apontava na minha direção, tive de pensar rapidamente sobre o que entendo por unidade. Imediatamente, a noção de conectividade me veio à mente.

A ciência, em particular a física, influencia o que entendo por unidade. No seu aspecto mais básico, essa conectividade -que a tudo e todos liga-vem da unidade que vemos nas leis da natureza. Através do espaço e do tempo, por bilhões de anos-luz de distância e bilhões de anos, podemos afirmar com confiança que as mesmas leis da física e da química são válidas.

Vemos estrelas a bilhões de anos-luz de distância, estudamos os seus espectros e concluímos que esses objetos, tão longínquos, muitos deles já nem mais existentes, contêm hidrogênio, hélio e muitos dos mesmos elementos químicos que encontramos na Terra e em nossos corpos.

Vemos, também, que essas estrelas produzem seu brilho da mesma forma que o nosso Sol, transformando hidrogênio em hélio em seu centro, através da fusão nuclear. Somos todos feitos da mesma matéria: pessoas, plantas, rochas, estrelas.

As leis da natureza conectam o Universo, trazendo-o até nós. Mas que leis são essas? De onde vêm? Aqui, a ciência tem pouco a dizer. As leis da natureza são, em realidade, nossa interpretação do que vemos da natureza, consequência do que medimos do mundo. Elas expressam padrões de comportamento que identificamos através do espaço e do tempo, padrões que podemos quantificar e comparar com medidas e observações.

Como criadores dessas leis, nossa conexão com o Cosmos vai além da nossa composição material em comum: ela existe, também, por meio das nossas mentes, ao mapearmos na consciência aquilo que, sem nós, passaria desapercebido.

Como escrevi em meu livro "Criação Imperfeita", somos como o Universo pensa sobre si mesmo. Termino sugerindo uma montagem em vídeo em que Richard Feynman, Carl Sagan, Bill Nye e Neil deGrasse Tyson "cantam" sobre a unidade da natureza e nossa conexão com o cosmo. (Assista no link: http://www.youtube.com/watch?v=XGK84Poeynk&feature=youtu.be

)

MARCELO GLEISER é professor de física teórica no Dartmouth College, em Hanover (EUA), e autor de "Criação Imperfeita".
Facebook: http://goo.gl/93dHI