MARCELO GLEISER
especial para a Folha
Em 1789, o grande químico francês Antoine Laurent Lavoisier formulou sua famosa lei de conservação de matéria: "Nós devemos aceitar como um axioma incontestável que em todas as operações da natureza e da arte nada é criado; uma quantidade igual de matéria existe antes e depois do experimento". Tragicamente, Lavoisier foi decapitado aos 50 anos, por ter trabalhado como inspetor de impostos para o "ancien regime". Um apelo para salvar sua vida foi respondido com as infames palavras "La Republique n'a pas besoin de savants" (a República não precisa de cientistas).
A lei descoberta por Lavoisier expressa o caráter dinâmico da natureza, das transformações de elementos químicos entre si, de gases em líquidos, líquidos em sólidos ou, em nível subatômico, de partículas em outras partículas, em que a lei de conservação da massa é generalizada para a lei de conservação de energia e de momento, ou quantidade de movimento. O interessante é que uma lei que expressa as transformações na natureza é baseada em uma constante, no caso a quantidade total de massa.
Leis como essa são fundamentais para a descrição científica do mundo. De certa forma, podemos reduzir o trabalho do cientista, em particular do físico, em duas missões principais: primeiro, a busca por essas "leis de conservação", ou, mais ambiciosamente, leis naturais. Segundo, a aplicação dessas leis na descrição do maior número possível de sistemas encontrados no mundo, das partículas subatômicas aos aglomerados de galáxias ou ao Universo.
A propriedade mais importante dessas leis é sua universalidade. As leis da natureza são válidas em qualquer instante do tempo e em qualquer lugar do Universo (ou quase -talvez exceções existam no interior de buracos negros ou em situações muito exóticas). Elas fazem parte da linguagem universal da ciência, as regras com que explicamos a arquitetura e o funcionamento do mundo à nossa volta.
O físico norte-americano Richard Feynman ilustrou da seguinte forma essa busca pelas leis naturais: "Imagine que o mundo seja uma gigantesca partida de xadrez sendo disputada pelos deuses, e que nós fazemos parte da audiência. Não sabemos quais são as regras do jogo; podemos apenas observar o seu desenrolar. Em princípio, se observarmos por tempo suficiente, descobriremos algumas regras. As regras do jogo é o que chamamos de física fundamental".
Claro, a descoberta dessas regras e sua universalidade são alvo de constante verificação. Como podemos saber se a conservação de energia é válida em outros pontos do Universo, como a galáxia de Andrômeda, ou no interior do núcleo atômico? A resposta está na observação de fenômenos físicos nesses sistemas, que confirmem a validade de nossas leis.
Mas existem duas outras razões, fora seu absoluto sucesso até o momento, para nossa certeza de que essas leis naturais sejam o modo correto de se estudar o mundo: sua belíssima simplicidade e sua conexão com a simetria. A importância de uma determinada lei pode quase que ser medida pela sua simplicidade e pelo número de fenômenos que ela descreve; se duas leis descrevem adequadamente um determinado número de fenômenos, a mais simples é sempre a escolhida, um critério conhecido como "A Navalha de Occam", proposto em torno de 1320 pelo grande filósofo e teólogo inglês William de Occam. A relação entre leis de conservação e simetrias fica para uma outra coluna.
Mas qual é a origem dessas leis naturais? Por que o Universo funciona dessa forma, por meio de leis básicas e não de outra maneira? A ciência, pelo menos até o momento, não se propõe a explicar a origem de suas próprias leis, adotando uma postura descritiva: nós explicamos o mundo com essas leis, que são descobertas a partir de experimentos e observações. Se elas são ou não as regras do "xadrez divino", isso fica por conta de cada um.
domingo, 25 de outubro de 1998
domingo, 18 de outubro de 1998
A imaginação pré-socrática e a origem da ciência
MARCELO GLEISER
especial para a Folha
Aristóteles disse, inspirado por seu mestre Platão, que certas idéias tendem a reaparecer de tempos em tempos, que nós estamos fadados a redescobri-las devido ao seu incrível poder de sedução intelectual. O grande escritor argentino Jorge Luis Borges (1899-1986), em seu conto "O Imortal", explora justamente esse tema, o da criação do novo a partir da memória do velho. Criação passa a ser recriação; descoberta, redescoberta.
É como se a mente fosse um grande baú cheio de brinquedos, e nós fôssemos uma criança que, deslumbrada com tantos brinquedos, escolhe um para brincar, mas logo se cansa, jogando-o de volta no baú, para que uma outra criança o descubra no futuro. Nos olhos de cada criança, o mesmo brinquedo é sempre uma grande novidade.
Claro, às vezes algo de realmente novo e inédito aparece no panorama das idéias, um brinquedo novo no baú que vira foco de grande atenção durante um tempo, mas que aos poucos vai sendo posto de lado, pronto para ser redescoberto mais adiante. Levando essa analogia um pouco mais além, nossa mente é como um baú, que pode crescer para acomodar sempre mais brinquedos. Mas, como todos nós sabemos, alguns brinquedos, mesmo que velhos, serão sempre nossos favoritos.
Quando nos perguntamos de onde vieram as primeiras idéias filosóficas, as sementes do pensamento moderno ocidental, não temos a menor dúvida da resposta: da Grécia Antiga, em particular do período entre os séculos 4 a.C. e 6 a.C. O início dessa aventura intelectual é marcado pelo aparecimento dos filósofos pré-socráticos, que, segundo sabemos, foram os primeiros a tentar responder questões sobre a natureza usando a razão e não a mitologia ou a religião.
Esse apetite pelo saber racional, motivado pelo mesmo senso de mistério que motiva o pensamento religioso, está na raiz de toda a ciência. Às vezes ele é chamado de "encantamento jônico", celebrando os primeiro filósofos pré-socráticos que habitaram a Jônia, província grega na costa oeste da atual Turquia. Segundo Aristóteles, o primeiro deles foi Tales, que postulou, em uma visão profundamente orgânica da natureza, que a substância fundamental do cosmo é a água. Com esse esforço, nasce a idéia de se buscar por uma estrutura material unificada no mundo, algo que motiva o trabalho de cientistas em várias áreas distintas, da física de partículas elementares à biologia molecular e genética.
Para Tales e seus discípulos, a natureza é uma entidade dinâmica, em constante transformação, se renovando indefinidamente em novas formas e criações. Essa visão foi criticada por uma outra escola pré-socrática, a escola fundada por Parmênides, que acreditava exatamente no oposto: o que é essencial não pode se transformar. O que "é" simplesmente é. Nós podemos detectar aqui o germe da idéia de uma entidade eterna, transcendente, que está além das transformações naturais, que são necessariamente menos fundamentais. O debate entre o eterno e o novo, o Ser e o Vir-a-Ser, já havia começado então, há 2.500 anos. Ou, quem sabe, até antes disso. Pois esses são dois de nossos brinquedos preferidos.
A esse debate, podemos juntar a tradição pitagórica, que unia de forma mística o estudo da natureza por meio da razão e da espiritualidade. Para os pitagóricos, sem dúvida embriagados pelo encantamento jônico, os números eram mais do que números, suas razões e proporções uma espécie de escrita simbólica da razão universal. O estudo da natureza por meio dos números era o estudo dessa razão, o motivo mais nobre de dedicação do filósofo. Hoje, pouco resta de concreto dessas antigas tradições intelectuais. Mas, se os vários detalhes foram apagados pelo tempo, sua essência continua a nos inspirar, brilhando sempre um pouco mais do que os outros brinquedos no vasto baú da criatividade humana.
especial para a Folha
Aristóteles disse, inspirado por seu mestre Platão, que certas idéias tendem a reaparecer de tempos em tempos, que nós estamos fadados a redescobri-las devido ao seu incrível poder de sedução intelectual. O grande escritor argentino Jorge Luis Borges (1899-1986), em seu conto "O Imortal", explora justamente esse tema, o da criação do novo a partir da memória do velho. Criação passa a ser recriação; descoberta, redescoberta.
É como se a mente fosse um grande baú cheio de brinquedos, e nós fôssemos uma criança que, deslumbrada com tantos brinquedos, escolhe um para brincar, mas logo se cansa, jogando-o de volta no baú, para que uma outra criança o descubra no futuro. Nos olhos de cada criança, o mesmo brinquedo é sempre uma grande novidade.
Claro, às vezes algo de realmente novo e inédito aparece no panorama das idéias, um brinquedo novo no baú que vira foco de grande atenção durante um tempo, mas que aos poucos vai sendo posto de lado, pronto para ser redescoberto mais adiante. Levando essa analogia um pouco mais além, nossa mente é como um baú, que pode crescer para acomodar sempre mais brinquedos. Mas, como todos nós sabemos, alguns brinquedos, mesmo que velhos, serão sempre nossos favoritos.
Quando nos perguntamos de onde vieram as primeiras idéias filosóficas, as sementes do pensamento moderno ocidental, não temos a menor dúvida da resposta: da Grécia Antiga, em particular do período entre os séculos 4 a.C. e 6 a.C. O início dessa aventura intelectual é marcado pelo aparecimento dos filósofos pré-socráticos, que, segundo sabemos, foram os primeiros a tentar responder questões sobre a natureza usando a razão e não a mitologia ou a religião.
Esse apetite pelo saber racional, motivado pelo mesmo senso de mistério que motiva o pensamento religioso, está na raiz de toda a ciência. Às vezes ele é chamado de "encantamento jônico", celebrando os primeiro filósofos pré-socráticos que habitaram a Jônia, província grega na costa oeste da atual Turquia. Segundo Aristóteles, o primeiro deles foi Tales, que postulou, em uma visão profundamente orgânica da natureza, que a substância fundamental do cosmo é a água. Com esse esforço, nasce a idéia de se buscar por uma estrutura material unificada no mundo, algo que motiva o trabalho de cientistas em várias áreas distintas, da física de partículas elementares à biologia molecular e genética.
Para Tales e seus discípulos, a natureza é uma entidade dinâmica, em constante transformação, se renovando indefinidamente em novas formas e criações. Essa visão foi criticada por uma outra escola pré-socrática, a escola fundada por Parmênides, que acreditava exatamente no oposto: o que é essencial não pode se transformar. O que "é" simplesmente é. Nós podemos detectar aqui o germe da idéia de uma entidade eterna, transcendente, que está além das transformações naturais, que são necessariamente menos fundamentais. O debate entre o eterno e o novo, o Ser e o Vir-a-Ser, já havia começado então, há 2.500 anos. Ou, quem sabe, até antes disso. Pois esses são dois de nossos brinquedos preferidos.
A esse debate, podemos juntar a tradição pitagórica, que unia de forma mística o estudo da natureza por meio da razão e da espiritualidade. Para os pitagóricos, sem dúvida embriagados pelo encantamento jônico, os números eram mais do que números, suas razões e proporções uma espécie de escrita simbólica da razão universal. O estudo da natureza por meio dos números era o estudo dessa razão, o motivo mais nobre de dedicação do filósofo. Hoje, pouco resta de concreto dessas antigas tradições intelectuais. Mas, se os vários detalhes foram apagados pelo tempo, sua essência continua a nos inspirar, brilhando sempre um pouco mais do que os outros brinquedos no vasto baú da criatividade humana.
domingo, 11 de outubro de 1998
"Estrelomotos" e a nossa vizinhança cósmica
MARCELO GLEISER
especial para a Folha
Durante a noite do dia 27 de agosto, sete satélites de comunicação entraram misteriosamente em alerta vermelho: seus aparelhos foram desligados pelo computador central do satélite para que fossem protegidos de uma enorme onda de radiação eletromagnética, na sua maior parte de raios X. Rádios e telecomunicações na Terra, entre o Havaí e o Colorado, nos EUA, foram interrompidos ou sofreram forte interferência durante cinco minutos.
Cientistas especializados na ionosfera, a camada da atmosfera que é repleta de gases ionizados pela radiação ultravioleta proveniente do Sol, mediram que, durante a interrupção, a ionosfera baixou de sua altitude noturna, de aproximadamente 18 mil metros, até sua altitude diurna, de cerca de 12 mil metros.
Os leitores que são fãs do rádio sabem que à noite é possível receber transmissões de fontes mais distantes; isso porque a ionosfera é usada como uma espécie de espelho para refletir ondas de rádio de um ponto a outro na Terra. Portanto, quanto mais alta a ionosfera, mais longe as ondas podem viajar, explicando por que à noite as transmissões mais longas são mais eficientes. Que fenômeno pode ter causado o abaixamento da altitude da ionosfera em apenas uma porção da superfície terrestre?
Após um mês de muita pesquisa e especulação, foi achado o culpado da misteriosa interferência: uma estrela de nêutrons, localizada a 20 mil anos-luz da Terra, sofreu o que astrofísicos chamam de um "estrelomoto", uma espécie de terremoto extremamente violento, que rearranja a superfície da estrela. Estrelas de nêutrons são objetos muito exóticos, basicamente núcleos atômicos gigantes, com diâmetros em torno de 10 km e massas comparáveis à do Sol. Essa grande quantidade de matéria em um volume tão pequeno significa que a matéria que compõe a estrela de nêutrons é extremamente densa: uma colher de sopa pesa mais do que um Boeing-747, o famoso "Jumbo"!
Mas essa enorme densidade de matéria é apenas uma das várias excentricidades das estrelas de nêutrons. Como o nome já diz, elas são compostas principalmente de nêutrons, as partículas que, juntamente com os prótons, compõem os núcleos atômicos. Como a maioria dos objetos no espaço, estrelas de nêutrons também giram em torno de seus eixos. Mas, ao contrário da Terra, que completa uma rotação por dia, elas podem completar uma volta em menos de um segundo. Em certos casos, até em um milésimo de segundo! Imagine uma bola com 10 km de diâmetro, pesando tanto quanto o Sol, feita de nêutrons e girando mil vezes por segundo...
A matéria que compõe a estrela de nêutrons gera também fortíssimos campos magnéticos. A Terra também tem seu campo magnético, que usamos para nos orientar com nossas bússolas. Mas ele não se compara aos campos magnéticos encontrados em estrelas de nêutrons. Com a rotação da estrela, o campo magnético também gira, criando pulsos de radiação em uma direção fixa. Poeticamente, as estrelas de nêutrons são muitas vezes chamadas de "faróis cósmicos", seus feixes de radiação varrendo o cosmo como os faróis varrem os oceanos, alertando os marinheiros para a presença de rochedos.
Bem, há 20 mil anos a estrela de nêutrons conhecida como SGR-1900+14 sofreu um violentíssimo "estrelomoto", que provocou uma perturbação em seu campo magnético. Esse evento causou a produção de uma enorme quantidade de raios X e raios gama, que viajaram durante 20 mil anos pelo espaço, até atingir nossa ionosfera no dia 27 de agosto passado. Felizmente, ao chegarem, os raios X eram pouco intensos, comparáveis com os de um dentista. Mas o fenômeno mostrou pela primeira vez como eventos fora de nosso sistema solar podem afetar as condições ambientais aqui na Terra. As fronteiras de nossa vizinhança cósmica se estendem por uma distância muito maior do que imaginamos.
especial para a Folha
Durante a noite do dia 27 de agosto, sete satélites de comunicação entraram misteriosamente em alerta vermelho: seus aparelhos foram desligados pelo computador central do satélite para que fossem protegidos de uma enorme onda de radiação eletromagnética, na sua maior parte de raios X. Rádios e telecomunicações na Terra, entre o Havaí e o Colorado, nos EUA, foram interrompidos ou sofreram forte interferência durante cinco minutos.
Cientistas especializados na ionosfera, a camada da atmosfera que é repleta de gases ionizados pela radiação ultravioleta proveniente do Sol, mediram que, durante a interrupção, a ionosfera baixou de sua altitude noturna, de aproximadamente 18 mil metros, até sua altitude diurna, de cerca de 12 mil metros.
Os leitores que são fãs do rádio sabem que à noite é possível receber transmissões de fontes mais distantes; isso porque a ionosfera é usada como uma espécie de espelho para refletir ondas de rádio de um ponto a outro na Terra. Portanto, quanto mais alta a ionosfera, mais longe as ondas podem viajar, explicando por que à noite as transmissões mais longas são mais eficientes. Que fenômeno pode ter causado o abaixamento da altitude da ionosfera em apenas uma porção da superfície terrestre?
Após um mês de muita pesquisa e especulação, foi achado o culpado da misteriosa interferência: uma estrela de nêutrons, localizada a 20 mil anos-luz da Terra, sofreu o que astrofísicos chamam de um "estrelomoto", uma espécie de terremoto extremamente violento, que rearranja a superfície da estrela. Estrelas de nêutrons são objetos muito exóticos, basicamente núcleos atômicos gigantes, com diâmetros em torno de 10 km e massas comparáveis à do Sol. Essa grande quantidade de matéria em um volume tão pequeno significa que a matéria que compõe a estrela de nêutrons é extremamente densa: uma colher de sopa pesa mais do que um Boeing-747, o famoso "Jumbo"!
Mas essa enorme densidade de matéria é apenas uma das várias excentricidades das estrelas de nêutrons. Como o nome já diz, elas são compostas principalmente de nêutrons, as partículas que, juntamente com os prótons, compõem os núcleos atômicos. Como a maioria dos objetos no espaço, estrelas de nêutrons também giram em torno de seus eixos. Mas, ao contrário da Terra, que completa uma rotação por dia, elas podem completar uma volta em menos de um segundo. Em certos casos, até em um milésimo de segundo! Imagine uma bola com 10 km de diâmetro, pesando tanto quanto o Sol, feita de nêutrons e girando mil vezes por segundo...
A matéria que compõe a estrela de nêutrons gera também fortíssimos campos magnéticos. A Terra também tem seu campo magnético, que usamos para nos orientar com nossas bússolas. Mas ele não se compara aos campos magnéticos encontrados em estrelas de nêutrons. Com a rotação da estrela, o campo magnético também gira, criando pulsos de radiação em uma direção fixa. Poeticamente, as estrelas de nêutrons são muitas vezes chamadas de "faróis cósmicos", seus feixes de radiação varrendo o cosmo como os faróis varrem os oceanos, alertando os marinheiros para a presença de rochedos.
Bem, há 20 mil anos a estrela de nêutrons conhecida como SGR-1900+14 sofreu um violentíssimo "estrelomoto", que provocou uma perturbação em seu campo magnético. Esse evento causou a produção de uma enorme quantidade de raios X e raios gama, que viajaram durante 20 mil anos pelo espaço, até atingir nossa ionosfera no dia 27 de agosto passado. Felizmente, ao chegarem, os raios X eram pouco intensos, comparáveis com os de um dentista. Mas o fenômeno mostrou pela primeira vez como eventos fora de nosso sistema solar podem afetar as condições ambientais aqui na Terra. As fronteiras de nossa vizinhança cósmica se estendem por uma distância muito maior do que imaginamos.
sábado, 3 de outubro de 1998
Do nariz de Tycho Brahe aos raios X do Universo
MARCELO GLEISER
especial para a Folha
O grande astrônomo dinamarquês Tycho Brahe tinha grandes problemas com seu nariz. Na verdade, seus problemas não eram pelo nariz, mas por sua falta; um golpe da espada de seu primo em um duelo levou-lhe a maior parte do nariz. Como não ter nariz não era aceitável para a corte dinamarquesa, ele moldou um a partir de uma amálgama metálica, cuja composição ele variava de tempos em tempos em seu laboratório.
Aparentemente, Tycho sofria muito com seu nariz; não só a visão de uma pessoa com um nariz metálico era, mesmo no século 16, bastante aterrorizante, como o contato da amálgama com a pele era muito desconfortável. Daí que Tycho procurava continuamente por uma fórmula mais suave para seu rosto. Na noite de 11 de novembro de 1572, quando voltava de seu laboratório alquímico, Tycho viu algo inesperado: aparentemente, uma nova estrela surgira na constelação de Cassiopéia, que tem a forma de um "W" (ou talvez um "M", dependendo do ângulo e da pessoa que a observa).
Na época, a idéia de que uma nova estrela poderia surgir nos céus era absurda. De acordo com a filosofia aristotélica, que ainda dominava o meio acadêmico, os céus eram imutáveis, qualquer transformação sendo relegada à esfera abaixo da órbita lunar. Ora, como uma estrela poderia então surgir do nada? Tycho demonstrou que a "estrela nova" estava muito além da órbita lunar. Mais ainda, essa "estrela" era especial, pois era visível até durante o dia! Ele acompanhou a estrela durante os quatro meses em que ela permaneceu visível a olho nu. (O telescópio só foi usado metodicamente em astronomia a partir de 1609).
Tycho havia observado uma explosão de supernova, o evento que marca a "morte" de estrelas com massas consideravelmente maiores do que a massa do Sol. Suas observações contribuíram para a lenta demolição do edifício aristotélico, abrindo as portas para uma nova astronomia, em que mudanças caracterizam não só os objetos celestes, de planetas a galáxias, mas o próprio Universo. Essa visão dinâmica se deve principalmente à existência de instrumentos cada vez mais poderosos, que permitiram observar fenômenos celestes a distâncias cada vez maiores e com precisão também maior. Essa corrida por visões cada vez mais distantes e precisas é uma busca sem fim, uma metáfora da nossa curiosidade em conhecer as esquinas mais reclusas do Universo que habitamos.
Recentemente, a Nasa, agência espacial dos EUA, lançou um poderoso telescópio, cuja órbita chega a distâncias até 1/3 da distância entre a Terra e a Lua. Esse telescópio difere dos telescópios orbitais, como o Hubble, pois ele não "vê" o Universo dentro de seu espectro visível; conhecido como "Chandra" -em homenagem ao astrofísico indiano Subrahmanyan Chandrasekhar (realmente, não dava para usar o nome inteiro), cujas contribuições foram fundamentais para a compreensão dos processos que determinam a estrutura e o colapso de uma estrela-, esse telescópio produz imagens em raios X, revelando processos que são invisíveis a olho nu.
Posso imaginar a alegria de Tycho Brahe, hoje na parte do Paraíso reservada aos grandes astrônomos, ao saber que a primeira imagem do Chandra foi também de uma supernova em Cassiopéia (não a mesma). E os resultados não poderiam ter sido melhores; as imagens revelam as ondas de material expelido durante a explosão, hoje viajando a velocidades de cerca de 15 milhões de quilômetros por hora. A propagação das ondas mostra como a matéria se espalha pelo espaço interestelar, que é o mecanismo aceito hoje para explicar a distribuição de elementos químicos na galáxia; os mais pesados são produzidos nos momentos finais do colapso que marca o fim da estrela, sendo então distribuídos pelo espaço. O ditado que afirma sermos poeira das estrelas é perfeitamente correto. Inclusive o nariz metálico de Tycho.
especial para a Folha
O grande astrônomo dinamarquês Tycho Brahe tinha grandes problemas com seu nariz. Na verdade, seus problemas não eram pelo nariz, mas por sua falta; um golpe da espada de seu primo em um duelo levou-lhe a maior parte do nariz. Como não ter nariz não era aceitável para a corte dinamarquesa, ele moldou um a partir de uma amálgama metálica, cuja composição ele variava de tempos em tempos em seu laboratório.
Aparentemente, Tycho sofria muito com seu nariz; não só a visão de uma pessoa com um nariz metálico era, mesmo no século 16, bastante aterrorizante, como o contato da amálgama com a pele era muito desconfortável. Daí que Tycho procurava continuamente por uma fórmula mais suave para seu rosto. Na noite de 11 de novembro de 1572, quando voltava de seu laboratório alquímico, Tycho viu algo inesperado: aparentemente, uma nova estrela surgira na constelação de Cassiopéia, que tem a forma de um "W" (ou talvez um "M", dependendo do ângulo e da pessoa que a observa).
Na época, a idéia de que uma nova estrela poderia surgir nos céus era absurda. De acordo com a filosofia aristotélica, que ainda dominava o meio acadêmico, os céus eram imutáveis, qualquer transformação sendo relegada à esfera abaixo da órbita lunar. Ora, como uma estrela poderia então surgir do nada? Tycho demonstrou que a "estrela nova" estava muito além da órbita lunar. Mais ainda, essa "estrela" era especial, pois era visível até durante o dia! Ele acompanhou a estrela durante os quatro meses em que ela permaneceu visível a olho nu. (O telescópio só foi usado metodicamente em astronomia a partir de 1609).
Tycho havia observado uma explosão de supernova, o evento que marca a "morte" de estrelas com massas consideravelmente maiores do que a massa do Sol. Suas observações contribuíram para a lenta demolição do edifício aristotélico, abrindo as portas para uma nova astronomia, em que mudanças caracterizam não só os objetos celestes, de planetas a galáxias, mas o próprio Universo. Essa visão dinâmica se deve principalmente à existência de instrumentos cada vez mais poderosos, que permitiram observar fenômenos celestes a distâncias cada vez maiores e com precisão também maior. Essa corrida por visões cada vez mais distantes e precisas é uma busca sem fim, uma metáfora da nossa curiosidade em conhecer as esquinas mais reclusas do Universo que habitamos.
Recentemente, a Nasa, agência espacial dos EUA, lançou um poderoso telescópio, cuja órbita chega a distâncias até 1/3 da distância entre a Terra e a Lua. Esse telescópio difere dos telescópios orbitais, como o Hubble, pois ele não "vê" o Universo dentro de seu espectro visível; conhecido como "Chandra" -em homenagem ao astrofísico indiano Subrahmanyan Chandrasekhar (realmente, não dava para usar o nome inteiro), cujas contribuições foram fundamentais para a compreensão dos processos que determinam a estrutura e o colapso de uma estrela-, esse telescópio produz imagens em raios X, revelando processos que são invisíveis a olho nu.
Posso imaginar a alegria de Tycho Brahe, hoje na parte do Paraíso reservada aos grandes astrônomos, ao saber que a primeira imagem do Chandra foi também de uma supernova em Cassiopéia (não a mesma). E os resultados não poderiam ter sido melhores; as imagens revelam as ondas de material expelido durante a explosão, hoje viajando a velocidades de cerca de 15 milhões de quilômetros por hora. A propagação das ondas mostra como a matéria se espalha pelo espaço interestelar, que é o mecanismo aceito hoje para explicar a distribuição de elementos químicos na galáxia; os mais pesados são produzidos nos momentos finais do colapso que marca o fim da estrela, sendo então distribuídos pelo espaço. O ditado que afirma sermos poeira das estrelas é perfeitamente correto. Inclusive o nariz metálico de Tycho.
quinta-feira, 1 de outubro de 1998
Velocidade da informação desafia educação moderna
MARCELO GLEISER
especial para a Folha
Nós vivemos em um mundo cada vez mais globalizado, numa era onde as pessoas são atacadas por todos os lados com uma quantidade enorme de informação. As barreiras entre os povos e as culturas são constantemente perfuradas (mas quase nunca vencidas) pela força da mídia e do consumismo desenfreado. Hoje em dia, nada mais comum do que vermos um beduíno em seu camelo, com sua calça Levis e óculos Giorgio Armani, entoando uma canção de Elton John. Na testa do camelo, em árabe, vemos a escrita "Lady Di, nós te amamos".
OK, talvez eu esteja exagerando um pouco. Mas, sem dúvida, é indiscutível a importância que o controle dos meios de informação têm na sociedade moderna. E o mais impressionante é a velocidade com que essa informação é disseminada. Bilhões de pessoas em todo o mundo assistiram à final da Copa (infelizmente), e várias centenas de milhões participam rotineiramente de guerras ou da humilhação de presidentes, sentados confortavelmente em suas salas de estar.
Parece mentira que foi apenas em 1886 que as primeiras ondas de rádio foram geradas no laboratório pelo grande físico alemão Heinrich Hertz, ou que a primeira transmissão telegráfica através do oceano Atlântico foi enviada em 1901 pelo italiano Guglielmo Marconi. Atualmente, a disseminação de informação conta com toda uma rede de satélites, que, juntamente com incontáveis antenas de transmissão, cobrem praticamente toda a superfície do planeta.
Essa globalização da informação implica necessariamente a detenção do poder pelas pessoas com acesso, ou, mais ainda, pelas pessoas que criam e disseminam essa informação. Lembro-me do recente filme americano "Mera Coincidência" ("Wag the Dog"), em que um "tycoon" de Hollywood é chamado para desviar a atenção do público americano dos escândalos sexuais do presidente durante a campanha eleitoral (bastante profético, aliás, esse filme...). A solução dos produtores foi simples: inventar uma guerra em um país remoto para sensibilizar a opinião pública.
Informação é poder. E, sem educação, não é possível ter acesso à informação. Mas, simples acesso à informação não é tudo. É necessário que saibamos refletir ativamente sobre a informação recebida, e não só recebê-la passivamente. Caso contrário, podemos nos tornar alvo de uma "realidade fabricada", como aquela apresentada comicamente no filme.
Daí o papel do educador, não só de transmitir informação, mas também de convidar sua audiência à reflexão, ensinando tanto os métodos necessários para tal como também a arte de duvidar. Educação é um processo de colaboração ativa entre o educador e sua audiência. Na minha opinião, o educador mais bem-sucedido é aquele que desperta em sua audiência o desejo de querer sempre aprender mais e a capacidade de criticar racionalmente aquilo que se está aprendendo. Sob esse prisma, a educação moderna pode não só se beneficiar do fácil acesso à informação, como também "filtrar" a desinformação.
A globalização da informação provoca uma fragilidade em sua própria audiência. Nós nos tornamos alvo em uma galeria de tiro e só podemos nos safar se soubermos pensar por nós mesmos. Uma sociedade educada é a que poderá tomar decisões que afetam seu futuro de modo coerente. Eis aqui alguns exemplos, ligados à educação científica. Devemos ou não interceder nas pesquisas da engenharia genética, que, com o desenvolvimento de processos de clonagem ou de cirurgia genética em fetos, levanta sérias questões éticas para a sociedade? Devemos ou não apoiar o desenvolvimento de tecnologias nucleares no espaço? Devemos ou não interceder junto ao governo para um maior controle da emissão de gases industriais, de modo a evitar graves mudanças climáticas no futuro? E os asteróides? Vão cair ou não em nossas cabeças?
Marcelo Gleiser é professor de física teórica do
domingo, 27 de setembro de 1998
Em defesa do Big Bang
MARCELO GLEISER
especial para a Folha
Quando dou palestras sobre o Big Bang, uma das perguntas mais comuns é: "Mas como vocês podem saber se esse modelo está certo? Que provas existem?". Por incrível que pareça, não é só o público não-especializado que faz essa pergunta. Mesmo entre físicos a cosmologia é vista com uma certa suspeita.
Há razões para esse ceticismo. A história da cosmologia moderna é marcada por episódios que sem dúvida contribuíram para levantar as suspeitas. Um dos mais famosos aconteceu logo no início dessa disciplina. Em 1929, o astrônomo americano Edwin Hubble descobriu que o Universo está em expansão. Essa incrível descoberta é baseada em um efeito muito familiar, chamado de efeito Doppler. Quando uma fonte de som se aproxima, como uma sirene ou buzina, notamos que o tom sobe para frequências mais agudas; quando ela se afasta, o tom desce para frequências mais graves.
Esse fenômeno não é apenas típico de ondas de som. O mesmo ocorre para ondas de luz. Quando uma fonte luminosa se afasta, sua cor se desloca para o vermelho, que tem menor frequência; quando ela se aproxima, sua cor se desloca para o azul. Hubble percebeu que a luz de galáxias distantes se deslocava para o vermelho. Ele concluiu que as galáxias estão se afastando de nós, devido à expansão do Universo. Uma imagem muito usada é a de um balão com pontos pretos pintados em sua superfície. Quando o balão expande, os pontos se afastam uns dos outros. O mesmo acontece com as galáxias, "carregadas" pela expansão do Universo.
Bem, pensou Hubble, se as galáxias estão se afastando umas das outras com uma certa velocidade, em algum momento no passado elas estavam todas concentradas em um volume muito pequeno. Usando suas medidas, Hubble estimou que esse momento ocorreu há 2 bilhões de anos. Essa foi a primeira medida concreta da idade do Universo.
O problema é que já se sabia na época que a Terra tinha mais de 4 bilhões de anos. Como o Universo pode ser mais jovem do que a Terra? Esse foi um dos primeiros embaraços da cosmologia moderna. Sua resolução apareceu no início dos anos 50, quando medidas mais precisas do que as de Hubble mostraram que o Universo tinha no mínimo 10 bilhões de anos.
Esse tipo de problema não aparece só em cosmologia. É comum que medidas muito difíceis de ser efetuadas causem controvérsia. Na verdade, controvérsia é muito saudável em ciência, já que é a partir de uma atitude cética que se evitam erros e futuros embaraços. Mas, em cosmologia, a grandiosidade das questões aumenta o potencial para controvérsias e embaraços.
Em 1948, quando o modelo do Big Bang foi proposto, um grupo de físicos ingleses sugeriu outro modelo cosmológico, o modelo do "estado padrão". Segundo esse modelo, o Universo não teve nem início nem fim, mas sim uma existência eterna. Os dois grupos duelaram (academicamente, claro) por quase 20 anos, debatendo se o Universo está em expansão após uma origem muito densa e quente (Big Bang) ou se ele está em expansão, mas sem uma origem densa e quente (estado padrão).
Em 1965, dois astrofísicos americanos, procurando por sinais de rádio provenientes do espaço com uma enorme antena, descobriram um persistente chiado, um ruído que interferia com suas medidas. Ficou claro que o ruído vinha de todas as direções do céu e que não era causado por fontes terrestres.
Consultando seus colegas, o par constatou que esse ruído era previsto pelo modelo do Big Bang: microondas causadas durante a formação dos primeiros átomos, quando o Universo tinha apenas 300 mil anos. O "chiado" é uma fotografia do Universo quando bebê, um fóssil de sua infância. O Big Bang passou a ser o modelo aceito para descrever a evolução do Universo, e a cosmologia, pelo menos para a maioria dos físicos, deixou de ser objeto de suspeita.
especial para a Folha
Quando dou palestras sobre o Big Bang, uma das perguntas mais comuns é: "Mas como vocês podem saber se esse modelo está certo? Que provas existem?". Por incrível que pareça, não é só o público não-especializado que faz essa pergunta. Mesmo entre físicos a cosmologia é vista com uma certa suspeita.
Há razões para esse ceticismo. A história da cosmologia moderna é marcada por episódios que sem dúvida contribuíram para levantar as suspeitas. Um dos mais famosos aconteceu logo no início dessa disciplina. Em 1929, o astrônomo americano Edwin Hubble descobriu que o Universo está em expansão. Essa incrível descoberta é baseada em um efeito muito familiar, chamado de efeito Doppler. Quando uma fonte de som se aproxima, como uma sirene ou buzina, notamos que o tom sobe para frequências mais agudas; quando ela se afasta, o tom desce para frequências mais graves.
Esse fenômeno não é apenas típico de ondas de som. O mesmo ocorre para ondas de luz. Quando uma fonte luminosa se afasta, sua cor se desloca para o vermelho, que tem menor frequência; quando ela se aproxima, sua cor se desloca para o azul. Hubble percebeu que a luz de galáxias distantes se deslocava para o vermelho. Ele concluiu que as galáxias estão se afastando de nós, devido à expansão do Universo. Uma imagem muito usada é a de um balão com pontos pretos pintados em sua superfície. Quando o balão expande, os pontos se afastam uns dos outros. O mesmo acontece com as galáxias, "carregadas" pela expansão do Universo.
Bem, pensou Hubble, se as galáxias estão se afastando umas das outras com uma certa velocidade, em algum momento no passado elas estavam todas concentradas em um volume muito pequeno. Usando suas medidas, Hubble estimou que esse momento ocorreu há 2 bilhões de anos. Essa foi a primeira medida concreta da idade do Universo.
O problema é que já se sabia na época que a Terra tinha mais de 4 bilhões de anos. Como o Universo pode ser mais jovem do que a Terra? Esse foi um dos primeiros embaraços da cosmologia moderna. Sua resolução apareceu no início dos anos 50, quando medidas mais precisas do que as de Hubble mostraram que o Universo tinha no mínimo 10 bilhões de anos.
Esse tipo de problema não aparece só em cosmologia. É comum que medidas muito difíceis de ser efetuadas causem controvérsia. Na verdade, controvérsia é muito saudável em ciência, já que é a partir de uma atitude cética que se evitam erros e futuros embaraços. Mas, em cosmologia, a grandiosidade das questões aumenta o potencial para controvérsias e embaraços.
Em 1948, quando o modelo do Big Bang foi proposto, um grupo de físicos ingleses sugeriu outro modelo cosmológico, o modelo do "estado padrão". Segundo esse modelo, o Universo não teve nem início nem fim, mas sim uma existência eterna. Os dois grupos duelaram (academicamente, claro) por quase 20 anos, debatendo se o Universo está em expansão após uma origem muito densa e quente (Big Bang) ou se ele está em expansão, mas sem uma origem densa e quente (estado padrão).
Em 1965, dois astrofísicos americanos, procurando por sinais de rádio provenientes do espaço com uma enorme antena, descobriram um persistente chiado, um ruído que interferia com suas medidas. Ficou claro que o ruído vinha de todas as direções do céu e que não era causado por fontes terrestres.
Consultando seus colegas, o par constatou que esse ruído era previsto pelo modelo do Big Bang: microondas causadas durante a formação dos primeiros átomos, quando o Universo tinha apenas 300 mil anos. O "chiado" é uma fotografia do Universo quando bebê, um fóssil de sua infância. O Big Bang passou a ser o modelo aceito para descrever a evolução do Universo, e a cosmologia, pelo menos para a maioria dos físicos, deixou de ser objeto de suspeita.
domingo, 20 de setembro de 1998
A cosmologia e a origem da matéria
MARCELO GLEISER
especial para a Folha
Uma das questões mais profundas sobre o Universo é talvez uma das mais simples: Por que existe algo em vez de nada? Essa pergunta, tão antiga quanto a história nos permite saber, foi inicialmente respondida por meio da religião. Várias culturas criaram histórias, mitos de criação, com explicações sobre a existência do mundo material.
Como não podia deixar de ser, a cosmologia moderna também oferece explicações para a existência material do Universo, obviamente sem alçar mão de uma força sobrenatural. O que distingue as propostas modernas das anteriores é que elas são idéias testáveis, ou seja, elas obedecem aos rigorosos testes aplicados a teorias científicas, antes (e mesmo depois) de essas serem aceitas como explicações viáveis dos fenômenos naturais. Das várias explicações propostas, apenas uma (ou nenhuma!) será confirmada no futuro, por meio de observações e experimentos.
A idéia mais promissora, segundo este colunista, vem de uma modificação do modelo do Big Bang conhecida como universo inflacionário. O modelo do Big Bang descreve o Universo surgindo, há aproximadamente 15 bilhões de anos, de um estado extremamente denso e quente. Mas o que é esse estado inicial, denso e muito quente? Segundo o modelo inflacionário, no início nenhum tipo de matéria existia no Universo. Não existiam elétrons, fótons, prótons ou seus constituintes conhecidos como quarks. Apenas o que chamamos de "energia de vácuo" existia. O leitor pode pensar que "energia de vácuo é só um nome científico para Deus!". Nada disso. Vácuo significa o estado de menor energia possível de um sistema de partículas, em geral um estado "vazio", em que não há partículas de qualquer tipo. O vácuo da física é um nada material.
Como nos ensina a mecânica quântica, o vácuo absoluto, a ausência total de energia, não existe. Existirão sempre pequenas flutuações de energia, como pequenas ondas na superfície do mar, que podem, por instantes, ser transformadas em partículas, como explica a relação E=mc2. Essa dança de transformação de energia em partícula e de volta ao vácuo é chamada de flutuação de vácuo. Em física de partículas, o vazio absoluto não existe.
As teorias que descrevem como as partículas de matéria interagem admitem, em geral, dois (ou mais) tipos de vácuo, chamados de vácuo verdadeiro e vácuo falso. O vácuo falso é instável e, após algum tempo, "decai" no vácuo verdadeiro. Um exemplo familiar desse tipo de transformação ocorre quando resfriamos rapidamente o vapor d'água abaixo de seu ponto de condensação, de 100C. O vapor, nesse estado super-resfriado, está em seu vácuo falso. Aos poucos, gotas de água irão se formar em seu interior, e o vapor resfriado irá se transformar em água -o vácuo verdadeiro em temperaturas abaixo de 100C (mas acima de 0C!). Ao decair, o vácuo falso libera uma grande quantidade de calor.
Segundo o modelo inflacionário, o Universo primordial também surgiu de um estado de vácuo falso. Durante esse estágio, ele expandiu de forma extremamente rápida, daí o nome inflacionário. Após algum tempo, o vácuo falso decaiu e o Universo passou a habitar seu vácuo verdadeiro, como a água em seu estado líquido. Durante a passagem de um vácuo a outro, que é extremamente dramática e objeto de pesquisa deste colunista, uma quantidade enorme de calor foi liberada. Esse, segundo o modelo, é o calor do Big Bang! Para o Universo inflacionário, o Big Bang é produto do decaimento do Universo de seu vácuo falso em seu vácuo verdadeiro.
Resta compreendermos por que o Universo iniciou sua existência no estado instável. Várias idéias foram propostas, e algumas delas serão testadas nos próximos anos por meio de uma vasta rede de experimentos e observações astronômicas. Como toda boa teoria científica, a decisão final não fica por conta de sua beleza ou de nossa fé, mas por conta dos dados experimentais.
especial para a Folha
Uma das questões mais profundas sobre o Universo é talvez uma das mais simples: Por que existe algo em vez de nada? Essa pergunta, tão antiga quanto a história nos permite saber, foi inicialmente respondida por meio da religião. Várias culturas criaram histórias, mitos de criação, com explicações sobre a existência do mundo material.
Como não podia deixar de ser, a cosmologia moderna também oferece explicações para a existência material do Universo, obviamente sem alçar mão de uma força sobrenatural. O que distingue as propostas modernas das anteriores é que elas são idéias testáveis, ou seja, elas obedecem aos rigorosos testes aplicados a teorias científicas, antes (e mesmo depois) de essas serem aceitas como explicações viáveis dos fenômenos naturais. Das várias explicações propostas, apenas uma (ou nenhuma!) será confirmada no futuro, por meio de observações e experimentos.
A idéia mais promissora, segundo este colunista, vem de uma modificação do modelo do Big Bang conhecida como universo inflacionário. O modelo do Big Bang descreve o Universo surgindo, há aproximadamente 15 bilhões de anos, de um estado extremamente denso e quente. Mas o que é esse estado inicial, denso e muito quente? Segundo o modelo inflacionário, no início nenhum tipo de matéria existia no Universo. Não existiam elétrons, fótons, prótons ou seus constituintes conhecidos como quarks. Apenas o que chamamos de "energia de vácuo" existia. O leitor pode pensar que "energia de vácuo é só um nome científico para Deus!". Nada disso. Vácuo significa o estado de menor energia possível de um sistema de partículas, em geral um estado "vazio", em que não há partículas de qualquer tipo. O vácuo da física é um nada material.
Como nos ensina a mecânica quântica, o vácuo absoluto, a ausência total de energia, não existe. Existirão sempre pequenas flutuações de energia, como pequenas ondas na superfície do mar, que podem, por instantes, ser transformadas em partículas, como explica a relação E=mc2. Essa dança de transformação de energia em partícula e de volta ao vácuo é chamada de flutuação de vácuo. Em física de partículas, o vazio absoluto não existe.
As teorias que descrevem como as partículas de matéria interagem admitem, em geral, dois (ou mais) tipos de vácuo, chamados de vácuo verdadeiro e vácuo falso. O vácuo falso é instável e, após algum tempo, "decai" no vácuo verdadeiro. Um exemplo familiar desse tipo de transformação ocorre quando resfriamos rapidamente o vapor d'água abaixo de seu ponto de condensação, de 100C. O vapor, nesse estado super-resfriado, está em seu vácuo falso. Aos poucos, gotas de água irão se formar em seu interior, e o vapor resfriado irá se transformar em água -o vácuo verdadeiro em temperaturas abaixo de 100C (mas acima de 0C!). Ao decair, o vácuo falso libera uma grande quantidade de calor.
Segundo o modelo inflacionário, o Universo primordial também surgiu de um estado de vácuo falso. Durante esse estágio, ele expandiu de forma extremamente rápida, daí o nome inflacionário. Após algum tempo, o vácuo falso decaiu e o Universo passou a habitar seu vácuo verdadeiro, como a água em seu estado líquido. Durante a passagem de um vácuo a outro, que é extremamente dramática e objeto de pesquisa deste colunista, uma quantidade enorme de calor foi liberada. Esse, segundo o modelo, é o calor do Big Bang! Para o Universo inflacionário, o Big Bang é produto do decaimento do Universo de seu vácuo falso em seu vácuo verdadeiro.
Resta compreendermos por que o Universo iniciou sua existência no estado instável. Várias idéias foram propostas, e algumas delas serão testadas nos próximos anos por meio de uma vasta rede de experimentos e observações astronômicas. Como toda boa teoria científica, a decisão final não fica por conta de sua beleza ou de nossa fé, mas por conta dos dados experimentais.
sexta-feira, 11 de setembro de 1998
A dualidade onda-partícula no mundo microscópico
MARCELO GLEISER
especial para a Folha
Outro dia, vasculhando velhos papéis de família, me deparei com um relatório de minha professora do maternal. Em clara e bela caligrafia, ela dizia: "Marcelo adora brincar com blocos de madeira. Sua outra atividade favorita é a bandinha de música". Tentando me lembrar de como eram as coisas quanto tinha 4 anos, percebi o quanto nós não mudamos. Eu continuo adorando música e brincando com blocos de armar, aspectos complementares de nossa descrição do mundo natural.
Nós representamos a estrutura da matéria em termos de seus "tijolos" ou blocos fundamentais, que chamamos de partículas elementares. Os mais familiares são os átomos dos elementos químicos, que, por sua vez, são compostos de elétrons em torno de prótons e nêutrons no núcleo. Já os prótons e nêutrons são compostos de partículas ainda mais fundamentais, os quarks. Portanto, dizemos que os tijolos fundamentais dos átomos são os quarks e os elétrons. O termo "fundamental" é usado quando a partícula não é composta por outras. No momento, conhecemos 12 partículas fundamentais.
Mas nenhuma construção pode existir sem uma cola. No caso das partículas, as "colas" são as interações entre elas, as forças que as partículas exercem entre si. Das quatro forças fundamentais da natureza, nós conhecemos bem duas; a força eletromagnética e a força gravitacional. Duas outras são ativas apenas em distâncias subatômicas; a força fraca -responsável, entre outras coisas, pelo decaimento radioativo- e a força forte -responsável por manter unido o núcleo atômico e também os quarks nos prótons e nêutrons.
As quatro forças também são descritas por partículas elementares. As partículas de força são "trocadas" durante uma interação entre as partículas de matéria, como jogadores passando uma bola entre si (essa imagem é sugestiva, mas não muito adequada). A mais famosa é o fóton, a partícula responsável pela transmissão da força eletromagnética. Quando dois elétrons sofrem uma repulsão elétrica (cargas iguais se repelem, cargas opostas se atraem), eles estão "trocando" fótons entre si. A física de partículas descreve o mundo por interações entre partículas de matéria, efetuadas por partículas de força. Mas essa é apenas a metade da história.
Na natureza, tudo vibra. Ondas ou vibrações estão presentes em todas as escalas, de oscilações atômicas ou moleculares, passando por ondas de som ou do mar, até oscilações em estrelas e outros objetos astrofísicos.
Com o desenvolvimento da mecânica quântica nas primeiras décadas deste século, ficou claro que as ondas aparecem até nos componentes fundamentais da matéria: as próprias partículas elementares, os blocos que usamos para construir o mundo, também podem ser descritos em termos de ondas! "Mas como?", pergunta, indignado, o leitor. "Onda e partícula são aspectos completamente distintos do comportamento da matéria: Uma partícula é uma entidade localizada, que ocupa um ponto ou pequeno volume no espaço. Já uma onda é o oposto, algo que se espalha no espaço. Como que um objeto pode ser ambos?"
Esse problema, conhecido como dualidade onda-partícula, é um dos aspetos mais fundamentais e intrigantes da mecânica quântica. A crise vem da nossa inabilidade de descrever sem matemática o comportamento bizarro dos objetos que habitam o mundo do "muito pequeno". Uma partícula se manifestará como partícula ou onda dependendo de como testarmos sua existência. Se, em uma experiência, os elétrons colidirem como bolas de bilhar, eles se comportarão como partículas. Se a experiência for de difração, passando os elétrons por fendas, eles se manifestarão como ondas.
Onda e partícula são representações da realidade física desses objetos, imagens mentais que usamos para organizar o que observamos. No final, voltamos aos nossos inocentes blocos de armar e bandinhas de música.
especial para a Folha
Outro dia, vasculhando velhos papéis de família, me deparei com um relatório de minha professora do maternal. Em clara e bela caligrafia, ela dizia: "Marcelo adora brincar com blocos de madeira. Sua outra atividade favorita é a bandinha de música". Tentando me lembrar de como eram as coisas quanto tinha 4 anos, percebi o quanto nós não mudamos. Eu continuo adorando música e brincando com blocos de armar, aspectos complementares de nossa descrição do mundo natural.
Nós representamos a estrutura da matéria em termos de seus "tijolos" ou blocos fundamentais, que chamamos de partículas elementares. Os mais familiares são os átomos dos elementos químicos, que, por sua vez, são compostos de elétrons em torno de prótons e nêutrons no núcleo. Já os prótons e nêutrons são compostos de partículas ainda mais fundamentais, os quarks. Portanto, dizemos que os tijolos fundamentais dos átomos são os quarks e os elétrons. O termo "fundamental" é usado quando a partícula não é composta por outras. No momento, conhecemos 12 partículas fundamentais.
Mas nenhuma construção pode existir sem uma cola. No caso das partículas, as "colas" são as interações entre elas, as forças que as partículas exercem entre si. Das quatro forças fundamentais da natureza, nós conhecemos bem duas; a força eletromagnética e a força gravitacional. Duas outras são ativas apenas em distâncias subatômicas; a força fraca -responsável, entre outras coisas, pelo decaimento radioativo- e a força forte -responsável por manter unido o núcleo atômico e também os quarks nos prótons e nêutrons.
As quatro forças também são descritas por partículas elementares. As partículas de força são "trocadas" durante uma interação entre as partículas de matéria, como jogadores passando uma bola entre si (essa imagem é sugestiva, mas não muito adequada). A mais famosa é o fóton, a partícula responsável pela transmissão da força eletromagnética. Quando dois elétrons sofrem uma repulsão elétrica (cargas iguais se repelem, cargas opostas se atraem), eles estão "trocando" fótons entre si. A física de partículas descreve o mundo por interações entre partículas de matéria, efetuadas por partículas de força. Mas essa é apenas a metade da história.
Na natureza, tudo vibra. Ondas ou vibrações estão presentes em todas as escalas, de oscilações atômicas ou moleculares, passando por ondas de som ou do mar, até oscilações em estrelas e outros objetos astrofísicos.
Com o desenvolvimento da mecânica quântica nas primeiras décadas deste século, ficou claro que as ondas aparecem até nos componentes fundamentais da matéria: as próprias partículas elementares, os blocos que usamos para construir o mundo, também podem ser descritos em termos de ondas! "Mas como?", pergunta, indignado, o leitor. "Onda e partícula são aspectos completamente distintos do comportamento da matéria: Uma partícula é uma entidade localizada, que ocupa um ponto ou pequeno volume no espaço. Já uma onda é o oposto, algo que se espalha no espaço. Como que um objeto pode ser ambos?"
Esse problema, conhecido como dualidade onda-partícula, é um dos aspetos mais fundamentais e intrigantes da mecânica quântica. A crise vem da nossa inabilidade de descrever sem matemática o comportamento bizarro dos objetos que habitam o mundo do "muito pequeno". Uma partícula se manifestará como partícula ou onda dependendo de como testarmos sua existência. Se, em uma experiência, os elétrons colidirem como bolas de bilhar, eles se comportarão como partículas. Se a experiência for de difração, passando os elétrons por fendas, eles se manifestarão como ondas.
Onda e partícula são representações da realidade física desses objetos, imagens mentais que usamos para organizar o que observamos. No final, voltamos aos nossos inocentes blocos de armar e bandinhas de música.
domingo, 6 de setembro de 1998
Ciência, fé e o sensacionalismo criado pela imprensa
MARCELO GLEISER
especial para a Folha
No dia 20 de julho, a prestigiosa revista semanal "Newsweek", dos EUA, publicou um surpreendente artigo de capa, intitulado "A ciência encontra Deus". A capa mostrava o vitral de uma igreja, com santos substituídos por cientistas em seus jalecos brancos e cruzes substituídas por telescópios e microscópios. Planetas, estrelas e galáxias adornam a imagem central, emoldurada pela estrutura helicoidal de uma molécula de DNA.
Segundo o texto, um número cada vez maior de cientistas está descobrindo Deus por meio de suas pesquisas. E isso vai contra a idéia que temos da ciência moderna que, desde os tempos de Galileu e Newton, só tem se afastado da religião e da fé. Confesso que fiquei chocado com o artigo e com o perigo e confusão que textos como esse podem gerar.
Sem dúvida, é dever da imprensa buscar notícias interessantes e calcadas em fatos concretos. Apesar disso, jornais, revistas, rádio ou TV são empresas que visam maximizar seu lucro, enfrentando uma competição intensa. Esse é o desafio de um jornalista. A tentação de distorcer os fatos em nome do sensacionalismo fácil e rentável é grande. As empresas respeitáveis são justamente as que não sucumbem a essa tentação.
Quais são, então, os argumentos do artigo? Historicamente, a ciência sempre teve o papel de prover a luz nas trevas e propor explicações racionais para fenômenos que, sem ela, ficariam no terreno da superstição. Mesmo que a origem do questionamento científico tenha suas raízes muito entrelaçadas com a religião e a pseudo-religião, a evolução da ciência é marcada por um afastamento cada vez maior de suas origens. Com Galileu, Newton e o racionalismo que os seguiu, a ciência passou a existir independentemente da religião, em um divórcio marcado por conflitos muitas vezes trágicos.
Ao chegarmos no final do século 20, a ciência progrediu a ponto de poder encarar, com seus próprios métodos, questões que anteriormente eram exclusivas da religião, como a origem do Universo ou da vida. É aqui, segundo o artigo, na fronteira do conhecido e do desconhecido, que vários cientistas encontraram Deus. Exemplos são citados de cientistas que "desistiram" de entender as questões de forma científica, preferindo optar por uma solução religiosa. Há outros que vêem a manifestação de Deus em suas pesquisas ou na organização do mundo natural. O artigo sugere que a ciência precisa de Deus.
Será que essa tendência é assim tão nova? Absolutamente não! Durante a história da ciência encontramos vários cientistas que justificavam sua devoção à pesquisa de forma religiosa, ou que encontravam uma inspiração espiritual em seu trabalho. Desde Platão, a idéia de que a surpreendente ordem da natureza é obra de um arquiteto universal tem sido usada como metáfora para o trabalho científico. Conhecer a natureza e explorar suas leis é, para esses cientistas, aproximar-se de Deus ou da natureza divina do mundo. Kepler, Newton, Einstein e muitos outros responsáveis pelo desenvolvimento de nossa ciência usavam metáforas semelhantes às idéias platônicas ao justificar sua devoção ao trabalho científico.
Não existe nenhum conflito em uma justificativa religiosa ou espiritual para o trabalho científico, contanto que seu produto satisfaça às regras impostas pela comunidade científica. A inspiração para se fazer ciência é subjetiva e varia entre os cientistas. Mas o produto de suas pesquisas tem valor universal, o que separa claramente a ciência da religião. Quando tantas pessoas se afastam das religiões tradicionais em busca de outras respostas para seus dilemas, é muito perigoso colocar o cientista como o sacerdote da sociedade moderna. A ciência nos dá a luz para muitas trevas sem a necessidade da fé. Para alguns, isso já é o bastante. Para outros, só a fé pode iluminar certas trevas. O importante é que cada indivíduo possa fazer uma escolha consciente do caminho a seguir.
especial para a Folha
No dia 20 de julho, a prestigiosa revista semanal "Newsweek", dos EUA, publicou um surpreendente artigo de capa, intitulado "A ciência encontra Deus". A capa mostrava o vitral de uma igreja, com santos substituídos por cientistas em seus jalecos brancos e cruzes substituídas por telescópios e microscópios. Planetas, estrelas e galáxias adornam a imagem central, emoldurada pela estrutura helicoidal de uma molécula de DNA.
Segundo o texto, um número cada vez maior de cientistas está descobrindo Deus por meio de suas pesquisas. E isso vai contra a idéia que temos da ciência moderna que, desde os tempos de Galileu e Newton, só tem se afastado da religião e da fé. Confesso que fiquei chocado com o artigo e com o perigo e confusão que textos como esse podem gerar.
Sem dúvida, é dever da imprensa buscar notícias interessantes e calcadas em fatos concretos. Apesar disso, jornais, revistas, rádio ou TV são empresas que visam maximizar seu lucro, enfrentando uma competição intensa. Esse é o desafio de um jornalista. A tentação de distorcer os fatos em nome do sensacionalismo fácil e rentável é grande. As empresas respeitáveis são justamente as que não sucumbem a essa tentação.
Quais são, então, os argumentos do artigo? Historicamente, a ciência sempre teve o papel de prover a luz nas trevas e propor explicações racionais para fenômenos que, sem ela, ficariam no terreno da superstição. Mesmo que a origem do questionamento científico tenha suas raízes muito entrelaçadas com a religião e a pseudo-religião, a evolução da ciência é marcada por um afastamento cada vez maior de suas origens. Com Galileu, Newton e o racionalismo que os seguiu, a ciência passou a existir independentemente da religião, em um divórcio marcado por conflitos muitas vezes trágicos.
Ao chegarmos no final do século 20, a ciência progrediu a ponto de poder encarar, com seus próprios métodos, questões que anteriormente eram exclusivas da religião, como a origem do Universo ou da vida. É aqui, segundo o artigo, na fronteira do conhecido e do desconhecido, que vários cientistas encontraram Deus. Exemplos são citados de cientistas que "desistiram" de entender as questões de forma científica, preferindo optar por uma solução religiosa. Há outros que vêem a manifestação de Deus em suas pesquisas ou na organização do mundo natural. O artigo sugere que a ciência precisa de Deus.
Será que essa tendência é assim tão nova? Absolutamente não! Durante a história da ciência encontramos vários cientistas que justificavam sua devoção à pesquisa de forma religiosa, ou que encontravam uma inspiração espiritual em seu trabalho. Desde Platão, a idéia de que a surpreendente ordem da natureza é obra de um arquiteto universal tem sido usada como metáfora para o trabalho científico. Conhecer a natureza e explorar suas leis é, para esses cientistas, aproximar-se de Deus ou da natureza divina do mundo. Kepler, Newton, Einstein e muitos outros responsáveis pelo desenvolvimento de nossa ciência usavam metáforas semelhantes às idéias platônicas ao justificar sua devoção ao trabalho científico.
Não existe nenhum conflito em uma justificativa religiosa ou espiritual para o trabalho científico, contanto que seu produto satisfaça às regras impostas pela comunidade científica. A inspiração para se fazer ciência é subjetiva e varia entre os cientistas. Mas o produto de suas pesquisas tem valor universal, o que separa claramente a ciência da religião. Quando tantas pessoas se afastam das religiões tradicionais em busca de outras respostas para seus dilemas, é muito perigoso colocar o cientista como o sacerdote da sociedade moderna. A ciência nos dá a luz para muitas trevas sem a necessidade da fé. Para alguns, isso já é o bastante. Para outros, só a fé pode iluminar certas trevas. O importante é que cada indivíduo possa fazer uma escolha consciente do caminho a seguir.
Ciência, fé e o sensacionalismo criado pela imprensa
MARCELO GLEISER
especial para a Folha
No dia 20 de julho, a prestigiosa revista semanal "Newsweek", dos EUA, publicou um surpreendente artigo de capa, intitulado "A ciência encontra Deus". A capa mostrava o vitral de uma igreja, com santos substituídos por cientistas em seus jalecos brancos e cruzes substituídas por telescópios e microscópios. Planetas, estrelas e galáxias adornam a imagem central, emoldurada pela estrutura helicoidal de uma molécula de DNA.
Segundo o texto, um número cada vez maior de cientistas está descobrindo Deus por meio de suas pesquisas. E isso vai contra a idéia que temos da ciência moderna que, desde os tempos de Galileu e Newton, só tem se afastado da religião e da fé. Confesso que fiquei chocado com o artigo e com o perigo e confusão que textos como esse podem gerar.
Sem dúvida, é dever da imprensa buscar notícias interessantes e calcadas em fatos concretos. Apesar disso, jornais, revistas, rádio ou TV são empresas que visam maximizar seu lucro, enfrentando uma competição intensa. Esse é o desafio de um jornalista. A tentação de distorcer os fatos em nome do sensacionalismo fácil e rentável é grande. As empresas respeitáveis são justamente as que não sucumbem a essa tentação.
Quais são, então, os argumentos do artigo? Historicamente, a ciência sempre teve o papel de prover a luz nas trevas e propor explicações racionais para fenômenos que, sem ela, ficariam no terreno da superstição. Mesmo que a origem do questionamento científico tenha suas raízes muito entrelaçadas com a religião e a pseudo-religião, a evolução da ciência é marcada por um afastamento cada vez maior de suas origens. Com Galileu, Newton e o racionalismo que os seguiu, a ciência passou a existir independentemente da religião, em um divórcio marcado por conflitos muitas vezes trágicos.
Ao chegarmos no final do século 20, a ciência progrediu a ponto de poder encarar, com seus próprios métodos, questões que anteriormente eram exclusivas da religião, como a origem do Universo ou da vida. É aqui, segundo o artigo, na fronteira do conhecido e do desconhecido, que vários cientistas encontraram Deus. Exemplos são citados de cientistas que "desistiram" de entender as questões de forma científica, preferindo optar por uma solução religiosa. Há outros que vêem a manifestação de Deus em suas pesquisas ou na organização do mundo natural. O artigo sugere que a ciência precisa de Deus.
Será que essa tendência é assim tão nova? Absolutamente não! Durante a história da ciência encontramos vários cientistas que justificavam sua devoção à pesquisa de forma religiosa, ou que encontravam uma inspiração espiritual em seu trabalho. Desde Platão, a idéia de que a surpreendente ordem da natureza é obra de um arquiteto universal tem sido usada como metáfora para o trabalho científico. Conhecer a natureza e explorar suas leis é, para esses cientistas, aproximar-se de Deus ou da natureza divina do mundo. Kepler, Newton, Einstein e muitos outros responsáveis pelo desenvolvimento de nossa ciência usavam metáforas semelhantes às idéias platônicas ao justificar sua devoção ao trabalho científico.
Não existe nenhum conflito em uma justificativa religiosa ou espiritual para o trabalho científico, contanto que seu produto satisfaça às regras impostas pela comunidade científica. A inspiração para se fazer ciência é subjetiva e varia entre os cientistas. Mas o produto de suas pesquisas tem valor universal, o que separa claramente a ciência da religião. Quando tantas pessoas se afastam das religiões tradicionais em busca de outras respostas para seus dilemas, é muito perigoso colocar o cientista como o sacerdote da sociedade moderna. A ciência nos dá a luz para muitas trevas sem a necessidade da fé. Para alguns, isso já é o bastante. Para outros, só a fé pode iluminar certas trevas. O importante é que cada indivíduo possa fazer uma escolha consciente do caminho a seguir.
especial para a Folha
No dia 20 de julho, a prestigiosa revista semanal "Newsweek", dos EUA, publicou um surpreendente artigo de capa, intitulado "A ciência encontra Deus". A capa mostrava o vitral de uma igreja, com santos substituídos por cientistas em seus jalecos brancos e cruzes substituídas por telescópios e microscópios. Planetas, estrelas e galáxias adornam a imagem central, emoldurada pela estrutura helicoidal de uma molécula de DNA.
Segundo o texto, um número cada vez maior de cientistas está descobrindo Deus por meio de suas pesquisas. E isso vai contra a idéia que temos da ciência moderna que, desde os tempos de Galileu e Newton, só tem se afastado da religião e da fé. Confesso que fiquei chocado com o artigo e com o perigo e confusão que textos como esse podem gerar.
Sem dúvida, é dever da imprensa buscar notícias interessantes e calcadas em fatos concretos. Apesar disso, jornais, revistas, rádio ou TV são empresas que visam maximizar seu lucro, enfrentando uma competição intensa. Esse é o desafio de um jornalista. A tentação de distorcer os fatos em nome do sensacionalismo fácil e rentável é grande. As empresas respeitáveis são justamente as que não sucumbem a essa tentação.
Quais são, então, os argumentos do artigo? Historicamente, a ciência sempre teve o papel de prover a luz nas trevas e propor explicações racionais para fenômenos que, sem ela, ficariam no terreno da superstição. Mesmo que a origem do questionamento científico tenha suas raízes muito entrelaçadas com a religião e a pseudo-religião, a evolução da ciência é marcada por um afastamento cada vez maior de suas origens. Com Galileu, Newton e o racionalismo que os seguiu, a ciência passou a existir independentemente da religião, em um divórcio marcado por conflitos muitas vezes trágicos.
Ao chegarmos no final do século 20, a ciência progrediu a ponto de poder encarar, com seus próprios métodos, questões que anteriormente eram exclusivas da religião, como a origem do Universo ou da vida. É aqui, segundo o artigo, na fronteira do conhecido e do desconhecido, que vários cientistas encontraram Deus. Exemplos são citados de cientistas que "desistiram" de entender as questões de forma científica, preferindo optar por uma solução religiosa. Há outros que vêem a manifestação de Deus em suas pesquisas ou na organização do mundo natural. O artigo sugere que a ciência precisa de Deus.
Será que essa tendência é assim tão nova? Absolutamente não! Durante a história da ciência encontramos vários cientistas que justificavam sua devoção à pesquisa de forma religiosa, ou que encontravam uma inspiração espiritual em seu trabalho. Desde Platão, a idéia de que a surpreendente ordem da natureza é obra de um arquiteto universal tem sido usada como metáfora para o trabalho científico. Conhecer a natureza e explorar suas leis é, para esses cientistas, aproximar-se de Deus ou da natureza divina do mundo. Kepler, Newton, Einstein e muitos outros responsáveis pelo desenvolvimento de nossa ciência usavam metáforas semelhantes às idéias platônicas ao justificar sua devoção ao trabalho científico.
Não existe nenhum conflito em uma justificativa religiosa ou espiritual para o trabalho científico, contanto que seu produto satisfaça às regras impostas pela comunidade científica. A inspiração para se fazer ciência é subjetiva e varia entre os cientistas. Mas o produto de suas pesquisas tem valor universal, o que separa claramente a ciência da religião. Quando tantas pessoas se afastam das religiões tradicionais em busca de outras respostas para seus dilemas, é muito perigoso colocar o cientista como o sacerdote da sociedade moderna. A ciência nos dá a luz para muitas trevas sem a necessidade da fé. Para alguns, isso já é o bastante. Para outros, só a fé pode iluminar certas trevas. O importante é que cada indivíduo possa fazer uma escolha consciente do caminho a seguir.
domingo, 30 de agosto de 1998
As ondas gravitacionais e a nova astronomia
MARCELO GLEISER
especial para a Folha
Um dos fenômenos físicos que mais observamos à nossa volta é a presença de ondas. A propagação do som no ar, movimentos na superfície de oceanos, a oscilação de folhas ao vento, o embalar de uma rede, ondas de rádio, são todos fenômenos que explicamos com a idéia de ondas.
Mas o que é, de forma geral, uma onda? Nada de muito misterioso. Uma onda é a resposta de um meio a uma perturbação. Imagine, por exemplo, uma pedra jogada em uma piscina. A energia de movimento da pedra é transferida para a água pelo impacto. Essa energia extra se manifesta por meio de ondas concêntricas, que transportam a energia transferida no impacto. Portanto, podemos dizer que a função da onda é dissipar a energia depositada na água após o impacto da pedra. Em vez do exemplo da pedra, podemos imaginar uma corda de violão ou o ar projetado pelos pulmões através de nossas cordas vocais. A idéia básica é sempre a mesma.
Existem dois outros tipos de ondas, talvez menos familiares: as eletromagnéticas e as gravitacionais. Ondas de rádio, microondas e raios X são exemplos de radiação eletromagnética que se propaga com a velocidade da luz (300 mil quilômetros por segundo). Ao contrário das ondas que mencionei anteriormente, que se propagam em um meio material como a água ou o ar, as ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo. Caso contrário, não poderíamos ver a luz de estrelas distantes e o céu noturno seria totalmente escuro! Esse fato confundiu muitos físicos do século 19, que sugeriram a existência de um meio material, o éter, em que se propagavam ondas eletromagnéticas. Apenas no início deste século Einstein mostrou decisivamente que o éter não era necessário.
Einstein também propôs uma nova teoria da gravitação, a teoria da relatividade geral, em que sugere que a presença de matéria (ou energia) deforma a geometria do espaço e vice-versa. Imagine uma cama elástica, perfeitamente plana. Essa seria a geometria de um espaço (em duas dimensões) sem matéria. Uma bola de gude iria se mover em linha reta. Agora coloque uma bola de chumbo no meio da cama elástica. A bola de chumbo torna a cama curva, e as bolas de gude têm suas trajetórias afetadas pela curvatura da geometria. Para Einstein, o efeito da gravidade pode ser substituído pelo movimento das bolas de gude na geometria curva da cama elástica.
Já a presença de matéria (ou energia) afeta a geometria do espaço. Se a matéria estiver em movimento, a geometria do espaço também estará em movimento! Ou seja, o movimento de certas distribuições de matéria pode causar perturbações na geometria do espaço. E como essas perturbações irão se propagar? Você acertou! Por meio de ondas, chamadas ondas gravitacionais. E, como em relatividade o espaço e o tempo estão interligados, os distúrbios não serão só espaciais, mas também temporais: se estivermos em um local em que passa uma onda gravitacional, tanto nossas réguas (deformação do espaço) quanto nossos relógios (deformação no tempo) sofrerão alterações.
Posso já imaginar alguns leitores querendo surfar nessas ondas. Infelizmente (felizmente?), esses distúrbios são diminutos. Apenas eventos muito dramáticos, como a colisão de estrelas de nêutrons ou buracos negros, explosões de supernovas ou fenômenos da infância do Universo (pesquisa desse colunista), podem gerar ondas gravitacionais detectáveis na Terra. Mesmo assim, sua detecção é muito difícil. Uma supernova na constelação de Virgem gera aqui uma perturbação menor que um núcleo atômico. Grupos no mundo inteiro, inclusive no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), constroem "observatórios gravitacionais". Na próxima década, talvez possamos medir diretamente as primeiras ondas gravitacionais. Será o nascimento de uma nova astronomia, capaz de revelar muitos dos segredos da força mais comum e mais enigmática do Universo.
especial para a Folha
Um dos fenômenos físicos que mais observamos à nossa volta é a presença de ondas. A propagação do som no ar, movimentos na superfície de oceanos, a oscilação de folhas ao vento, o embalar de uma rede, ondas de rádio, são todos fenômenos que explicamos com a idéia de ondas.
Mas o que é, de forma geral, uma onda? Nada de muito misterioso. Uma onda é a resposta de um meio a uma perturbação. Imagine, por exemplo, uma pedra jogada em uma piscina. A energia de movimento da pedra é transferida para a água pelo impacto. Essa energia extra se manifesta por meio de ondas concêntricas, que transportam a energia transferida no impacto. Portanto, podemos dizer que a função da onda é dissipar a energia depositada na água após o impacto da pedra. Em vez do exemplo da pedra, podemos imaginar uma corda de violão ou o ar projetado pelos pulmões através de nossas cordas vocais. A idéia básica é sempre a mesma.
Existem dois outros tipos de ondas, talvez menos familiares: as eletromagnéticas e as gravitacionais. Ondas de rádio, microondas e raios X são exemplos de radiação eletromagnética que se propaga com a velocidade da luz (300 mil quilômetros por segundo). Ao contrário das ondas que mencionei anteriormente, que se propagam em um meio material como a água ou o ar, as ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo. Caso contrário, não poderíamos ver a luz de estrelas distantes e o céu noturno seria totalmente escuro! Esse fato confundiu muitos físicos do século 19, que sugeriram a existência de um meio material, o éter, em que se propagavam ondas eletromagnéticas. Apenas no início deste século Einstein mostrou decisivamente que o éter não era necessário.
Einstein também propôs uma nova teoria da gravitação, a teoria da relatividade geral, em que sugere que a presença de matéria (ou energia) deforma a geometria do espaço e vice-versa. Imagine uma cama elástica, perfeitamente plana. Essa seria a geometria de um espaço (em duas dimensões) sem matéria. Uma bola de gude iria se mover em linha reta. Agora coloque uma bola de chumbo no meio da cama elástica. A bola de chumbo torna a cama curva, e as bolas de gude têm suas trajetórias afetadas pela curvatura da geometria. Para Einstein, o efeito da gravidade pode ser substituído pelo movimento das bolas de gude na geometria curva da cama elástica.
Já a presença de matéria (ou energia) afeta a geometria do espaço. Se a matéria estiver em movimento, a geometria do espaço também estará em movimento! Ou seja, o movimento de certas distribuições de matéria pode causar perturbações na geometria do espaço. E como essas perturbações irão se propagar? Você acertou! Por meio de ondas, chamadas ondas gravitacionais. E, como em relatividade o espaço e o tempo estão interligados, os distúrbios não serão só espaciais, mas também temporais: se estivermos em um local em que passa uma onda gravitacional, tanto nossas réguas (deformação do espaço) quanto nossos relógios (deformação no tempo) sofrerão alterações.
Posso já imaginar alguns leitores querendo surfar nessas ondas. Infelizmente (felizmente?), esses distúrbios são diminutos. Apenas eventos muito dramáticos, como a colisão de estrelas de nêutrons ou buracos negros, explosões de supernovas ou fenômenos da infância do Universo (pesquisa desse colunista), podem gerar ondas gravitacionais detectáveis na Terra. Mesmo assim, sua detecção é muito difícil. Uma supernova na constelação de Virgem gera aqui uma perturbação menor que um núcleo atômico. Grupos no mundo inteiro, inclusive no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), constroem "observatórios gravitacionais". Na próxima década, talvez possamos medir diretamente as primeiras ondas gravitacionais. Será o nascimento de uma nova astronomia, capaz de revelar muitos dos segredos da força mais comum e mais enigmática do Universo.
sexta-feira, 21 de agosto de 1998
Uma nova ciência para um novo milênio
MARCELO GLEISER
especial para a Folha
Se existe algo que nos impressiona ao refletirmos sobre o mundo que nos cerca é sua diversidade: o vivo e o não-vivo, animais e pedras, árvores e nuvens, se desdobram em incontáveis formas, expressões de uma criatividade que nos emociona e inspira
Nós também somos produto dessa criatividade. Ao que tudo indica (pelo menos em nossa vizinhança solar), somos a única espécie capaz refletir sobre si própria e o ambiente que a cerca.
É por meio da ciência que procuramos organizar o que aprendemos sobre a natureza, buscando sempre explicações simples e concretas dos fenômenos que observamos.
De certa forma, podemos medir o sucesso de uma teoria científica pelo seu poder de explicação. Quanto mais completa ela for, maior o número de fenômenos que ela poderá explicar, usando o menor número possível de princípios ou leis.
Historicamente, é na física que encontramos o modelo fundamental para a estruturação das teorias científicas. Durante o século 17, Galileu Galilei e Isaac Newton desenvolveram a mecânica, que estuda o movimento de corpos materiais no espaço. Em seu magnífico livro "Princípios Matemáticos da Filosofia Natural", publicado em 1687, Newton estruturou toda a mecânica a partir de apenas três leis básicas, as famosas "leis do movimento".
Qualquer movimento que observamos na natureza, seja ele a órbita de um cometa em torno do Sol, a queda de uma gota de chuva ou o movimento de um ciclista em sua bicicleta, pode ser explicado aplicando-se uma ou mais leis de movimento (a mecânica newtoniana falha na descrição de movimentos muito rápidos, com velocidade comparáveis à da luz, ou na descrição de movimentos na escala atômica. Mas nossa vida diária é certamente newtoniana).
Para atingir esse enorme poder descritivo com apenas algumas leis, Newton reduziu o mundo a uma coleção de pontos materiais (como bolas de sinuca) agindo sob a ação de forças. Essa é uma descrição reducionista, uma estratégia amplamente adotada em todas as disciplinas científicas: dividir e simplificar ao máximo um sistema complicado, facilitando assim a descrição de seu comportamento.
O sucesso da descrição newtoniana do mundo foi tão imenso que o reducionismo tornou-se a pedra filosofal da ciência. E, sem dúvida, quando aplicado a outras disciplinas, o reducionismo também foi muito bem-sucedido. Em química, falamos de átomos e moléculas; em biologia, falamos de células e genes; e, em certos ramos da psicologia, falamos de categorias de comportamento ou da quantificação das várias formas de expressão, verbais e corporais.
Sem dúvida, nosso século será lembrado como o século de glória do reducionismo. As nossas vidas hoje são produto de inúmeros avanços em ciência e tecnologia, cujo sucesso é consequência direta da aplicação do reducionismo. Mas nem tudo é um mar de rosas, e esses avanços trazem seríssimos efeitos colaterais, como o poder destrutivo de nossas armas, a poluição desenfreada do meio ambiente, os perigos de manipulação da opinião pública pela exploração dos meios de comunicação. Como dizia o Buda, "onde existe luz, existe sombra".
Os tempos estão mudando; novas direções surgem em ciência, apontando para o oposto do reducionismo: o uso de técnicas globais na descrição de sistemas. Não dividir para entender, mas tratar o comportamento do todo como um todo; o todo é maior do que a soma das partes.
O cérebro não é o produto da soma de seus neurônios, a emergência da vida é um fenômeno coletivo, nosso planeta e todos os seus habitantes devem ser tratados como uma unidade, em que ações locais podem ter efeitos globais. Uma nova ciência para um novo milênio, onde o reducionismo e o "holismo" se complementarão em nossa descrição do mundo.
especial para a Folha
Se existe algo que nos impressiona ao refletirmos sobre o mundo que nos cerca é sua diversidade: o vivo e o não-vivo, animais e pedras, árvores e nuvens, se desdobram em incontáveis formas, expressões de uma criatividade que nos emociona e inspira
Nós também somos produto dessa criatividade. Ao que tudo indica (pelo menos em nossa vizinhança solar), somos a única espécie capaz refletir sobre si própria e o ambiente que a cerca.
É por meio da ciência que procuramos organizar o que aprendemos sobre a natureza, buscando sempre explicações simples e concretas dos fenômenos que observamos.
De certa forma, podemos medir o sucesso de uma teoria científica pelo seu poder de explicação. Quanto mais completa ela for, maior o número de fenômenos que ela poderá explicar, usando o menor número possível de princípios ou leis.
Historicamente, é na física que encontramos o modelo fundamental para a estruturação das teorias científicas. Durante o século 17, Galileu Galilei e Isaac Newton desenvolveram a mecânica, que estuda o movimento de corpos materiais no espaço. Em seu magnífico livro "Princípios Matemáticos da Filosofia Natural", publicado em 1687, Newton estruturou toda a mecânica a partir de apenas três leis básicas, as famosas "leis do movimento".
Qualquer movimento que observamos na natureza, seja ele a órbita de um cometa em torno do Sol, a queda de uma gota de chuva ou o movimento de um ciclista em sua bicicleta, pode ser explicado aplicando-se uma ou mais leis de movimento (a mecânica newtoniana falha na descrição de movimentos muito rápidos, com velocidade comparáveis à da luz, ou na descrição de movimentos na escala atômica. Mas nossa vida diária é certamente newtoniana).
Para atingir esse enorme poder descritivo com apenas algumas leis, Newton reduziu o mundo a uma coleção de pontos materiais (como bolas de sinuca) agindo sob a ação de forças. Essa é uma descrição reducionista, uma estratégia amplamente adotada em todas as disciplinas científicas: dividir e simplificar ao máximo um sistema complicado, facilitando assim a descrição de seu comportamento.
O sucesso da descrição newtoniana do mundo foi tão imenso que o reducionismo tornou-se a pedra filosofal da ciência. E, sem dúvida, quando aplicado a outras disciplinas, o reducionismo também foi muito bem-sucedido. Em química, falamos de átomos e moléculas; em biologia, falamos de células e genes; e, em certos ramos da psicologia, falamos de categorias de comportamento ou da quantificação das várias formas de expressão, verbais e corporais.
Sem dúvida, nosso século será lembrado como o século de glória do reducionismo. As nossas vidas hoje são produto de inúmeros avanços em ciência e tecnologia, cujo sucesso é consequência direta da aplicação do reducionismo. Mas nem tudo é um mar de rosas, e esses avanços trazem seríssimos efeitos colaterais, como o poder destrutivo de nossas armas, a poluição desenfreada do meio ambiente, os perigos de manipulação da opinião pública pela exploração dos meios de comunicação. Como dizia o Buda, "onde existe luz, existe sombra".
Os tempos estão mudando; novas direções surgem em ciência, apontando para o oposto do reducionismo: o uso de técnicas globais na descrição de sistemas. Não dividir para entender, mas tratar o comportamento do todo como um todo; o todo é maior do que a soma das partes.
O cérebro não é o produto da soma de seus neurônios, a emergência da vida é um fenômeno coletivo, nosso planeta e todos os seus habitantes devem ser tratados como uma unidade, em que ações locais podem ter efeitos globais. Uma nova ciência para um novo milênio, onde o reducionismo e o "holismo" se complementarão em nossa descrição do mundo.
domingo, 16 de agosto de 1998
Miragens planetárias e fantasias sem base científica
MARCELO GLEISER
especial para a Folha
Às vezes, nossos sentidos podem nos iludir, "criando" imagens ou sons que simplesmente não existem. Quantas vezes nos assustamos com o movimento inesperado de uma sombra projetada contra a parede de nosso quarto, ou com um ruído estranho que não sabemos de onde veio. Quantos "fantasmas" não enfrentei, quando criança, nas trevas de meu quarto...
Aliados a limitações tecnológicas, nossos sentidos também podem criar ilusões e miragens. Vale a pena contar a história dos famosos "Canais Marcianos", que gerou, e de certa forma ainda gera, um enorme sensacionalismo em torno da possibilidade de vida inteligente em Marte.
Em 1877, aproveitando a aproximação de Marte durante um período de ótima visibilidade, o astrônomo italiano Giovanni Schiaparelli (1835-1910) observou certos detalhes do relevo marciano que ele descreveu usando a palavra italiana "canali". Mesmo que Schiaparelli estivesse apenas se referindo a longas depressões ou sulcos na superfície de Marte, certas pessoas acreditaram que o astrônomo italiano houvesse descoberto canais cruzando a superfície do planeta em padrões extremamente regulares.
Rapidamente os canais passaram a ser artificiais, cavados por uma antiga e sábia civilização para trazer água dos pólos para as cidades das áreas equatoriais, que estavam sendo castigadas pela seca. Centenas deles foram "observados" e batizados, mesmo recusando-se a aparecer em fotografias. Aparentemente, técnicas fotográficas, usando longa exposição, perdiam as sutis imagens dos canais devido a flutuações térmicas na atmosfera que comprometiam a visibilidade.
Vários astrônomos de excelente reputação acreditaram na história dos canais. Dentre eles, o milionário e astrônomo amador Percival Lowell (1855-1916) ficou fascinado com a possibilidade de vida inteligente em Marte. Em 1895, Lowell publicou um livro expondo suas idéias com grande convicção e autoridade. Seu entusiasmo foi suficiente para ele fundar um observatório em Flagstaff, no Arizona (EUA), inicialmente dedicado a observações da superfície de Marte. Não foi coincidência o livro "A Guerra dos Mundos", de 1898, de H. G. Wells, sobre uma invasão de marcianos.
Ainda mais dramático foi o programa de rádio produzido por Orson Welles em 1938, alertando os habitantes de Nova Jersey, nos EUA, para a invasão dos marcianos. As transmissões, na forma de boletins de notícias, causaram verdadeiro pânico na população local. Ou seja, as pessoas aceitaram passivamente a existência de uma civilização com tecnologia avançadíssima em Marte, com péssimas intenções com relação à Terra.
É importante analisar alguns dos ângulos dessa história, como o fato de que vários cientistas acreditaram em uma conjectura que não era muito convincente. Cientistas são seres humanos, e, às vezes, o desejo de acreditar em algo é grande o suficiente para afetar seu discernimento. A grande vantagem é que, na ciência, essa condição é geralmente temporária. As sondas Mariner e Viking provaram que os "canais marcianos" não existem. Os vales e antigos leitos de rio que existem são produtos da erosão da superfície marciana.
O que mais preocupa são os danos que a falta de informação científica pode causar. No caso de Marte, muita gente ainda crê que há vida inteligente no planeta mesmo após prova em contrário. Meios de comunicação, muitas vezes interessados apenas em lucros, exploram essa "vontade de acreditar" que todos temos, sem qualquer preocupação com as repercussões que isso possa causar. Uma das missões sociais mais importantes do cientista é divulgar para o público em geral as descobertas e métodos da ciência para evitar pânicos como o de 1938, ou mesmo manifestações de fanatismo religioso baseadas em pseudociência, como as que vêm causando tantos suicídios e mortes pelo mundo inteiro.
especial para a Folha
Às vezes, nossos sentidos podem nos iludir, "criando" imagens ou sons que simplesmente não existem. Quantas vezes nos assustamos com o movimento inesperado de uma sombra projetada contra a parede de nosso quarto, ou com um ruído estranho que não sabemos de onde veio. Quantos "fantasmas" não enfrentei, quando criança, nas trevas de meu quarto...
Aliados a limitações tecnológicas, nossos sentidos também podem criar ilusões e miragens. Vale a pena contar a história dos famosos "Canais Marcianos", que gerou, e de certa forma ainda gera, um enorme sensacionalismo em torno da possibilidade de vida inteligente em Marte.
Em 1877, aproveitando a aproximação de Marte durante um período de ótima visibilidade, o astrônomo italiano Giovanni Schiaparelli (1835-1910) observou certos detalhes do relevo marciano que ele descreveu usando a palavra italiana "canali". Mesmo que Schiaparelli estivesse apenas se referindo a longas depressões ou sulcos na superfície de Marte, certas pessoas acreditaram que o astrônomo italiano houvesse descoberto canais cruzando a superfície do planeta em padrões extremamente regulares.
Rapidamente os canais passaram a ser artificiais, cavados por uma antiga e sábia civilização para trazer água dos pólos para as cidades das áreas equatoriais, que estavam sendo castigadas pela seca. Centenas deles foram "observados" e batizados, mesmo recusando-se a aparecer em fotografias. Aparentemente, técnicas fotográficas, usando longa exposição, perdiam as sutis imagens dos canais devido a flutuações térmicas na atmosfera que comprometiam a visibilidade.
Vários astrônomos de excelente reputação acreditaram na história dos canais. Dentre eles, o milionário e astrônomo amador Percival Lowell (1855-1916) ficou fascinado com a possibilidade de vida inteligente em Marte. Em 1895, Lowell publicou um livro expondo suas idéias com grande convicção e autoridade. Seu entusiasmo foi suficiente para ele fundar um observatório em Flagstaff, no Arizona (EUA), inicialmente dedicado a observações da superfície de Marte. Não foi coincidência o livro "A Guerra dos Mundos", de 1898, de H. G. Wells, sobre uma invasão de marcianos.
Ainda mais dramático foi o programa de rádio produzido por Orson Welles em 1938, alertando os habitantes de Nova Jersey, nos EUA, para a invasão dos marcianos. As transmissões, na forma de boletins de notícias, causaram verdadeiro pânico na população local. Ou seja, as pessoas aceitaram passivamente a existência de uma civilização com tecnologia avançadíssima em Marte, com péssimas intenções com relação à Terra.
É importante analisar alguns dos ângulos dessa história, como o fato de que vários cientistas acreditaram em uma conjectura que não era muito convincente. Cientistas são seres humanos, e, às vezes, o desejo de acreditar em algo é grande o suficiente para afetar seu discernimento. A grande vantagem é que, na ciência, essa condição é geralmente temporária. As sondas Mariner e Viking provaram que os "canais marcianos" não existem. Os vales e antigos leitos de rio que existem são produtos da erosão da superfície marciana.
O que mais preocupa são os danos que a falta de informação científica pode causar. No caso de Marte, muita gente ainda crê que há vida inteligente no planeta mesmo após prova em contrário. Meios de comunicação, muitas vezes interessados apenas em lucros, exploram essa "vontade de acreditar" que todos temos, sem qualquer preocupação com as repercussões que isso possa causar. Uma das missões sociais mais importantes do cientista é divulgar para o público em geral as descobertas e métodos da ciência para evitar pânicos como o de 1938, ou mesmo manifestações de fanatismo religioso baseadas em pseudociência, como as que vêm causando tantos suicídios e mortes pelo mundo inteiro.
domingo, 9 de agosto de 1998
A perspectiva de um Universo inflacionário
MARCELO GLEISER
especial para a Folha
Em economia, o termo inflação, bastante conhecido nosso, significa uma taxa alta de crescimento dos preços e do custo de vida em geral. Em cosmologia, o termo também representa um tipo de aumento mais desenfreado do que em economia: o da taxa de expansão do Universo.
Segundo o modelo do Big Bang, o Universo surgiu de um estado muito quente e denso, há uns 15 bilhões de anos. Ainda não sabemos muito sobre os instantes iniciais de existência do Universo, mas podemos, com confiança, retraçar sua história um segundo após o "bang". Essa confiança não significa que temos todas as respostas e detalhes desde então, mas que temos modelos que descrevem razoavelmente bem como a sopa primordial de partículas, que existia em cerca de um segundo, se transformou no Universo em que vivemos hoje, com estrelas, galáxias e outras estruturas mais complicadas.
Mas uma descrição mais completa da história do Universo deve ser capaz de reconstruir também os primeiros instantes de sua existência. E aqui o modelo do Big Bang encontra sérias dificuldades, incorporadas no que nós (cosmólogos) chamamos de "parâmetros livres", números que são ajustados para que nossos modelos sejam compatíveis com as observações.
Esses parâmetros são relacionados com as limitações atuais do modelo do Big Bang. Por exemplo, o "problema da curvatura ou geometria do Universo", para a qual há três possibilidades. Ele pode ser plano, como a superfície de uma mesa, aberto, como a sela de cavalo, ou fechado, como uma bola (esses três espaços são bidimensionais. É mais fácil visualizar a superfície de uma bola em duas do que em três dimensões!). As três possibilidades são representadas por um parâmetro das equações que descrevem a evolução do Universo. O problema é qual das três devemos escolher.
A curvatura do Universo depende de sua densidade de matéria. Se a densidade for maior do que a chamada "densidade crítica" -cerca de um átomo de hidrogênio por metro cúbico-, o Universo é fechado. Se ela for menor, o Universo é aberto. Se ela for igual à densidade crítica, o Universo é plano. Observações atuais indicam que o Universo é aberto. A densidade de matéria observada, direta e indiretamente, está em torno de 30% da densidade crítica.
Mas essa medição não é nada fácil. É muito possível que a densidade seja maior que o valor medido atualmente. Para muitos cosmólogos, ela deve ser igual à densidade crítica. Sem dúvida, se um número que, em princípio, pode assumir qualquer valor fosse tão próximo de um valor simples (isto é, um), seria tão mais elegante se a Natureza tivesse escolhido esse valor!
Essa expectativa não é apenas estética. É possível mostrar que um Universo aberto ou fechado teria hoje uma densidade muito diferente da que medimos. Portanto, a menos que a Natureza esteja nos escondendo algo óbvio (o que é sempre possível), temos fortes razões para acreditar que o Universo é plano. Mas como explicar isso dentro do modelo do Big Bang?
O norte-americano Alan Guth e outros cosmólogos propõem que o Universo passou por uma fase de expansão muito mais rápida do que a taxa de expansão normal do modelo do Big Bang. Essa fase de expansão "inflacionária", de curtíssima duração, tem importantes consequências para a história do Universo.
Observe a curvatura de uma pequena região na superfície de uma bola. Imagine a bola ser inflada rapidamente. O que acontecerá com a região que você observou? Ela se tornará cada vez mais plana. Segundo Guth, o mesmo aconteceu nos primeiros momentos de existência do Universo. A expansão inflacionária fez com que sua curvatura diminuísse. Na maioria dos modelos, inflação implica um Universo plano, resolvendo o problema da curvatura. Mesmo que a palavra final seja das observações, em cosmologia inflação é coisa boa.
especial para a Folha
Em economia, o termo inflação, bastante conhecido nosso, significa uma taxa alta de crescimento dos preços e do custo de vida em geral. Em cosmologia, o termo também representa um tipo de aumento mais desenfreado do que em economia: o da taxa de expansão do Universo.
Segundo o modelo do Big Bang, o Universo surgiu de um estado muito quente e denso, há uns 15 bilhões de anos. Ainda não sabemos muito sobre os instantes iniciais de existência do Universo, mas podemos, com confiança, retraçar sua história um segundo após o "bang". Essa confiança não significa que temos todas as respostas e detalhes desde então, mas que temos modelos que descrevem razoavelmente bem como a sopa primordial de partículas, que existia em cerca de um segundo, se transformou no Universo em que vivemos hoje, com estrelas, galáxias e outras estruturas mais complicadas.
Mas uma descrição mais completa da história do Universo deve ser capaz de reconstruir também os primeiros instantes de sua existência. E aqui o modelo do Big Bang encontra sérias dificuldades, incorporadas no que nós (cosmólogos) chamamos de "parâmetros livres", números que são ajustados para que nossos modelos sejam compatíveis com as observações.
Esses parâmetros são relacionados com as limitações atuais do modelo do Big Bang. Por exemplo, o "problema da curvatura ou geometria do Universo", para a qual há três possibilidades. Ele pode ser plano, como a superfície de uma mesa, aberto, como a sela de cavalo, ou fechado, como uma bola (esses três espaços são bidimensionais. É mais fácil visualizar a superfície de uma bola em duas do que em três dimensões!). As três possibilidades são representadas por um parâmetro das equações que descrevem a evolução do Universo. O problema é qual das três devemos escolher.
A curvatura do Universo depende de sua densidade de matéria. Se a densidade for maior do que a chamada "densidade crítica" -cerca de um átomo de hidrogênio por metro cúbico-, o Universo é fechado. Se ela for menor, o Universo é aberto. Se ela for igual à densidade crítica, o Universo é plano. Observações atuais indicam que o Universo é aberto. A densidade de matéria observada, direta e indiretamente, está em torno de 30% da densidade crítica.
Mas essa medição não é nada fácil. É muito possível que a densidade seja maior que o valor medido atualmente. Para muitos cosmólogos, ela deve ser igual à densidade crítica. Sem dúvida, se um número que, em princípio, pode assumir qualquer valor fosse tão próximo de um valor simples (isto é, um), seria tão mais elegante se a Natureza tivesse escolhido esse valor!
Essa expectativa não é apenas estética. É possível mostrar que um Universo aberto ou fechado teria hoje uma densidade muito diferente da que medimos. Portanto, a menos que a Natureza esteja nos escondendo algo óbvio (o que é sempre possível), temos fortes razões para acreditar que o Universo é plano. Mas como explicar isso dentro do modelo do Big Bang?
O norte-americano Alan Guth e outros cosmólogos propõem que o Universo passou por uma fase de expansão muito mais rápida do que a taxa de expansão normal do modelo do Big Bang. Essa fase de expansão "inflacionária", de curtíssima duração, tem importantes consequências para a história do Universo.
Observe a curvatura de uma pequena região na superfície de uma bola. Imagine a bola ser inflada rapidamente. O que acontecerá com a região que você observou? Ela se tornará cada vez mais plana. Segundo Guth, o mesmo aconteceu nos primeiros momentos de existência do Universo. A expansão inflacionária fez com que sua curvatura diminuísse. Na maioria dos modelos, inflação implica um Universo plano, resolvendo o problema da curvatura. Mesmo que a palavra final seja das observações, em cosmologia inflação é coisa boa.
domingo, 2 de agosto de 1998
"Armageddon", palco da independência ou da morte
MARCELO GLEISER
especial para a Folha
Dia 4 de Julho é uma data especial nos EUA. É o Dia da Independência. O país inteiro se incha de patriotismo, bandeiras americanas adornam casas e jardins e as cores azul, vermelha e branca predominam nas festividades. Ao anoitecer, as pessoas se reúnem na praça central da cidade para assistir aos fogos de artifício decorando os céus com suas explosões multicoloridas e comoventes.
Recentemente, uma outra tradição passou a ser parte do Dia 4 de Julho: o lançamento de filmes cataclísmicos, de ameaça de destruição total da espécie humana e da Terra. Ano passado foi o lançamento de "Independence Day", com seres extraterrestres que tentam dominar o mundo, destruindo grandes cidades, pessoas morrendo por todo o lado como míseros insetos perante a absurda força de uma tecnologia de destruição que transforma nossas armas nucleares em meros "fogos de artifício".
Esse ano foi a vez do filme "Armageddon". O termo, que vem do Apocalipse, no Novo Testamento, indica o local do confronto entre as forças do bem e do mal no Juízo Final. Hollywood transpôs o apocalipse para a astrofísica, o Armageddon sendo o planeta inteiro, ameaçado de destruição pelo impacto com um asteróide "do tamanho do Texas". Segundo o diretor da Nasa (agência espacial dos EUA), "esse asteróide é o que chamamos de "destruidor global'. Nem mesmo bactérias sobreviveriam ao impacto e à era glacial que se seguiria".
O filme é (no mínimo) o terceiro de uma linha sobre o perigo do impacto com um asteróide. Lembro-me de pelo menos dois outros, "Asteróide" ("Asteroid", EUA, 1997) e o recente "Impacto Profundo" ("Deep Impact", EUA, 1998). Nesses filmes, heróis americanos (claro!) salvam o mundo e restauram a paz e a possibilidade de sermos livres para continuarmos a celebrar o Dia da Independência com paradas e fogos de artifício.
O filme "Armageddon" é carregado de simbolismo religioso e social. Os heróis que salvam o mundo (acho que não estou estragando a curiosidade do leitor que irá assistir ao filme. Claro que o mundo é salvo no final!) são profissionais especializados em prospecção de petróleo, capazes de cavar buracos em qualquer terreno. Em uma missão semidesesperada (como o ritmo absurdamente histérico do filme), eles são transportados em espaçonaves que se parecem com anjos para implantar um explosivo nuclear dentro do asteróide, um monstro metálico, negro e austero, um pesadelo visual digno da região mais inóspita do inferno. A ameaça dos asteróides é real. Mas não é a única.
Enquanto Hollywood nos faz olhar para os céus em busca de novos inimigos, algo de aterrorizador está acontecendo aqui na Terra mesmo: as mudanças climáticas devido à deposição absurdamente elevada de gases poluentes na nossa atmosfera.
Cientistas do mundo inteiro vêm alertando as autoridades políticas dos perigos dessas alterações climáticas: chuvas torrenciais, enchentes e secas devastadoras seguidas de incêndios, exatamente como os que estão acontecendo agora na Flórida. Invernos quentes (como o do ano passado no Hemisfério Norte) e verões chuvosos arruinarão a produção agrícola, e o degelo das calotas polares irá elevar o nível dos oceanos, causando sérios danos às comunidades de beira-mar.
Oponentes de modelos do efeito estufa citam flutuações estatísticas como a causa desses incidentes "isolados". Mas os incidentes climáticos recentes, talvez até o El Niño, não são incidentes isolados. São manifestações de um desequilíbrio climático potencialmente irreversível.
Está na hora de tomarmos conta da nossa casa, de nos defender não dos inimigos que vêm do espaço, mas dos que não medem as consequências de seus atos ou de sua ganância. Caso contrário, seremos nós os causadores do "Armageddon". E, desse, nem mesmo os heróis de Hollywood poderão nos salvar.
especial para a Folha
Dia 4 de Julho é uma data especial nos EUA. É o Dia da Independência. O país inteiro se incha de patriotismo, bandeiras americanas adornam casas e jardins e as cores azul, vermelha e branca predominam nas festividades. Ao anoitecer, as pessoas se reúnem na praça central da cidade para assistir aos fogos de artifício decorando os céus com suas explosões multicoloridas e comoventes.
Recentemente, uma outra tradição passou a ser parte do Dia 4 de Julho: o lançamento de filmes cataclísmicos, de ameaça de destruição total da espécie humana e da Terra. Ano passado foi o lançamento de "Independence Day", com seres extraterrestres que tentam dominar o mundo, destruindo grandes cidades, pessoas morrendo por todo o lado como míseros insetos perante a absurda força de uma tecnologia de destruição que transforma nossas armas nucleares em meros "fogos de artifício".
Esse ano foi a vez do filme "Armageddon". O termo, que vem do Apocalipse, no Novo Testamento, indica o local do confronto entre as forças do bem e do mal no Juízo Final. Hollywood transpôs o apocalipse para a astrofísica, o Armageddon sendo o planeta inteiro, ameaçado de destruição pelo impacto com um asteróide "do tamanho do Texas". Segundo o diretor da Nasa (agência espacial dos EUA), "esse asteróide é o que chamamos de "destruidor global'. Nem mesmo bactérias sobreviveriam ao impacto e à era glacial que se seguiria".
O filme é (no mínimo) o terceiro de uma linha sobre o perigo do impacto com um asteróide. Lembro-me de pelo menos dois outros, "Asteróide" ("Asteroid", EUA, 1997) e o recente "Impacto Profundo" ("Deep Impact", EUA, 1998). Nesses filmes, heróis americanos (claro!) salvam o mundo e restauram a paz e a possibilidade de sermos livres para continuarmos a celebrar o Dia da Independência com paradas e fogos de artifício.
O filme "Armageddon" é carregado de simbolismo religioso e social. Os heróis que salvam o mundo (acho que não estou estragando a curiosidade do leitor que irá assistir ao filme. Claro que o mundo é salvo no final!) são profissionais especializados em prospecção de petróleo, capazes de cavar buracos em qualquer terreno. Em uma missão semidesesperada (como o ritmo absurdamente histérico do filme), eles são transportados em espaçonaves que se parecem com anjos para implantar um explosivo nuclear dentro do asteróide, um monstro metálico, negro e austero, um pesadelo visual digno da região mais inóspita do inferno. A ameaça dos asteróides é real. Mas não é a única.
Enquanto Hollywood nos faz olhar para os céus em busca de novos inimigos, algo de aterrorizador está acontecendo aqui na Terra mesmo: as mudanças climáticas devido à deposição absurdamente elevada de gases poluentes na nossa atmosfera.
Cientistas do mundo inteiro vêm alertando as autoridades políticas dos perigos dessas alterações climáticas: chuvas torrenciais, enchentes e secas devastadoras seguidas de incêndios, exatamente como os que estão acontecendo agora na Flórida. Invernos quentes (como o do ano passado no Hemisfério Norte) e verões chuvosos arruinarão a produção agrícola, e o degelo das calotas polares irá elevar o nível dos oceanos, causando sérios danos às comunidades de beira-mar.
Oponentes de modelos do efeito estufa citam flutuações estatísticas como a causa desses incidentes "isolados". Mas os incidentes climáticos recentes, talvez até o El Niño, não são incidentes isolados. São manifestações de um desequilíbrio climático potencialmente irreversível.
Está na hora de tomarmos conta da nossa casa, de nos defender não dos inimigos que vêm do espaço, mas dos que não medem as consequências de seus atos ou de sua ganância. Caso contrário, seremos nós os causadores do "Armageddon". E, desse, nem mesmo os heróis de Hollywood poderão nos salvar.
domingo, 26 de julho de 1998
A lança de Arquitas e a geometria do Universo
MARCELO GLEISER
especial para a Folha
Onde "fica" o Universo? Qual é sua estrutura geométrica? Essas perguntas não são nada novas. Os antigos acreditavam que o fim do mundo era o fim da Terra, que se caminhássemos em linha reta, chegaríamos à sua borda. Como responderíamos hoje à pergunta: "O fim do mundo é o fim do Universo; se viajarmos sempre em linha reta, chegaremos à sua borda?". Por trás dessas perguntas se escondem mais de 2.500 anos de reflexão filosófica, religiosa e científica.
Até recentemente, era comum afirmar que o Universo está contido no espaço. Afinal, como podemos conceber algo que não exista "dentro" do espaço e com alguma duração temporal?
Tudo à nossa volta, de objetos inanimados a seres vivos, existe dentro de alguma região do espaço e durante certo intervalo de tempo. Falamos de uma gota de orvalho em uma flor de maracujá (sua posição), que se formou durante a madrugada (o início de sua "existência") e que será absorvida pela planta ou cairá na terra (o fim da "existência"). Ou falamos de algum parente que viveu durante 80 anos na mesma casa no interior.
Já que tudo ao nosso redor existe no espaço e no tempo, é natural pensarmos que o mesmo acontece com o Universo. Mas, se isso for verdade, o espaço que "contém" o Universo também deve ser parte dele, certo? E, se imaginarmos outro universo à sua volta, caímos em um círculo vicioso: o Universo passa a ser feito de universos sucessivamente dentro de universos. Parece que o problema aqui é com a idéia de que o Universo tem bordas. Se o imaginarmos sem bordas, o problema fica bem mais simples. Mas como?
Alguém que viaje sempre em linha reta chegará eventualmente à borda do mundo. E se ela atirar uma lança na direção dessa borda? O que acontecerá com a lança? Esse enigma, conhecido como o enigma de Arquitas, filósofo pitagórico do século 4 a.C., amigo de Platão, abriu as portas para um Universo infinito. Mas muito lentamente.
Várias respostas a esse enigma foram propostas no decorrer dos séculos. A mais antiga dizia simplesmente que a lança ricochetearia no muro que marca o fim do mundo. Já os atomistas, no século 5 a.C., usaram esse enigma para argumentar a favor de um mundo infinito. Nas palavras de Lucrécio, o poeta romano que escreveu a mais bela defesa da racionalidade científica contra a superstição causada pela ignorância: "Bem, onde vai parar a lança? Onde quer que você ponha o fim de todas as coisas, eu te perguntarei "e então, o que acontece com a lança?' Aprenda, portanto, que o Universo é infinito em todas as direções".
No final da Idade Média, Nicolau de Cusa usou argumentos teológicos para provar que o Universo não tem um centro físico ou bordas. Segundo Cusa, como o centro de um Universo esférico era um ponto perfeito, ele só poderia ser ocupado por Deus. Giordano Bruno, cujo trágico fim nas mãos da Inquisição permanecerá para sempre como símbolo da opressão contra a liberdade de expressão, acreditava não só que o Universo era infinito, mas também que ele era ocupado por infinitos mundos. Mesmo assim, o Universo fechado da teologia medieval cristã sobreviveria até a chegada da nova ciência, nas mãos de Galileu, Kepler e Newton, no século 17.
Hoje sabemos que o Universo não tem borda ou centro. Se caminharmos na superfície da bola, jamais encontraremos uma borda. O mesmo se dá com o Universo, que pode ser fechado, como a superfície de uma "bola em três dimensões" (nem de olhos fechados dá para visualizar isso), ou aberto, como uma "mesa ou uma sela de cavalo" em três dimensões (idem!).
Em um Universo aberto, a lança de Arquitas se perderia no infinito, enquanto em um Universo fechado, ela atingiria suas costas. Mas isso só ocorrerá quando o Universo implodir sobre si mesmo, nos instantes finais de sua existência.
especial para a Folha
Onde "fica" o Universo? Qual é sua estrutura geométrica? Essas perguntas não são nada novas. Os antigos acreditavam que o fim do mundo era o fim da Terra, que se caminhássemos em linha reta, chegaríamos à sua borda. Como responderíamos hoje à pergunta: "O fim do mundo é o fim do Universo; se viajarmos sempre em linha reta, chegaremos à sua borda?". Por trás dessas perguntas se escondem mais de 2.500 anos de reflexão filosófica, religiosa e científica.
Até recentemente, era comum afirmar que o Universo está contido no espaço. Afinal, como podemos conceber algo que não exista "dentro" do espaço e com alguma duração temporal?
Tudo à nossa volta, de objetos inanimados a seres vivos, existe dentro de alguma região do espaço e durante certo intervalo de tempo. Falamos de uma gota de orvalho em uma flor de maracujá (sua posição), que se formou durante a madrugada (o início de sua "existência") e que será absorvida pela planta ou cairá na terra (o fim da "existência"). Ou falamos de algum parente que viveu durante 80 anos na mesma casa no interior.
Já que tudo ao nosso redor existe no espaço e no tempo, é natural pensarmos que o mesmo acontece com o Universo. Mas, se isso for verdade, o espaço que "contém" o Universo também deve ser parte dele, certo? E, se imaginarmos outro universo à sua volta, caímos em um círculo vicioso: o Universo passa a ser feito de universos sucessivamente dentro de universos. Parece que o problema aqui é com a idéia de que o Universo tem bordas. Se o imaginarmos sem bordas, o problema fica bem mais simples. Mas como?
Alguém que viaje sempre em linha reta chegará eventualmente à borda do mundo. E se ela atirar uma lança na direção dessa borda? O que acontecerá com a lança? Esse enigma, conhecido como o enigma de Arquitas, filósofo pitagórico do século 4 a.C., amigo de Platão, abriu as portas para um Universo infinito. Mas muito lentamente.
Várias respostas a esse enigma foram propostas no decorrer dos séculos. A mais antiga dizia simplesmente que a lança ricochetearia no muro que marca o fim do mundo. Já os atomistas, no século 5 a.C., usaram esse enigma para argumentar a favor de um mundo infinito. Nas palavras de Lucrécio, o poeta romano que escreveu a mais bela defesa da racionalidade científica contra a superstição causada pela ignorância: "Bem, onde vai parar a lança? Onde quer que você ponha o fim de todas as coisas, eu te perguntarei "e então, o que acontece com a lança?' Aprenda, portanto, que o Universo é infinito em todas as direções".
No final da Idade Média, Nicolau de Cusa usou argumentos teológicos para provar que o Universo não tem um centro físico ou bordas. Segundo Cusa, como o centro de um Universo esférico era um ponto perfeito, ele só poderia ser ocupado por Deus. Giordano Bruno, cujo trágico fim nas mãos da Inquisição permanecerá para sempre como símbolo da opressão contra a liberdade de expressão, acreditava não só que o Universo era infinito, mas também que ele era ocupado por infinitos mundos. Mesmo assim, o Universo fechado da teologia medieval cristã sobreviveria até a chegada da nova ciência, nas mãos de Galileu, Kepler e Newton, no século 17.
Hoje sabemos que o Universo não tem borda ou centro. Se caminharmos na superfície da bola, jamais encontraremos uma borda. O mesmo se dá com o Universo, que pode ser fechado, como a superfície de uma "bola em três dimensões" (nem de olhos fechados dá para visualizar isso), ou aberto, como uma "mesa ou uma sela de cavalo" em três dimensões (idem!).
Em um Universo aberto, a lança de Arquitas se perderia no infinito, enquanto em um Universo fechado, ela atingiria suas costas. Mas isso só ocorrerá quando o Universo implodir sobre si mesmo, nos instantes finais de sua existência.
domingo, 19 de julho de 1998
A seleção natural e a influência em nosso comportamento
MARCELO GLEISER
especial para a Folha
Um dos grandes desafios da psicologia moderna é uma explicação generalizada de certas características do comportamento humano. Por exemplo, preferências sexuais. Em um estudo realizado nos EUA com estudantes universitários, 50% dos homens e 50% das mulheres aceitariam um convite para sair com uma pessoa desconhecida do sexo oposto. Mas, enquanto nenhuma das mulheres aceitaria imediatamente ir para a cama com o desconhecido, 75% dos homens iriam de olhos fechados. Por que essa diferença tão óbvia de comportamento?
Durante a última década, evolucionistas, anteriormente mais preocupados com os aspectos biológicos do processo de seleção natural, resolveram aplicar algumas de suas técnicas para tentar compreender certas tendências sociais.
No século 19, o inglês Charles Darwin propôs que as variações entre as espécies no mundo animal e vegetal são consequência de um processo contínuo de adaptação, baseado em mutações genéticas controladas pela seleção natural. Um animal de pescoço curto, cuja dieta é baseada em folhas, não sobreviverá em uma floresta de árvores altas. Mas, se por acaso esse animal tiver um descendente de pescoço longo, esse descendente terá todas as folhas à sua disposição.
A idéia básica da teoria de Darwin é que essa mutação de um animal de pescoço curto em um de pescoço longo se dá lenta e aleatoriamente em nível genético. A seleção natural apenas dita quais as mutações que ajudam (ou não) na sobrevivência de uma dada espécie. Aquelas que ajudam a prole a sobreviver em um ambiente austero são "selecionadas" e passam a ser parte de seu código genético, sendo transmitidas às futuras gerações.
Segundo a teoria da evolução, a função do sexo é a transmissão de genes, que é fundamental para a sobrevivência da espécie. Sem uma prole, a espécie não sobrevive. E aqui, as diferenças físicas entre homens e mulheres são fundamentais: enquanto um homem com 50 esposas pode gerar uma prole enorme, uma mulher com 50 maridos estará sempre limitada pelo período de gestação. Portanto, se, para um homem, sob o ponto de vista de propagação de seus genes para proles futuras, "quanto mais, melhor", para uma mulher, a seleção de um parceiro deve ser feita com muita cautela. Ele deve ser dono de genes de "boa qualidade", ou seja, genes que irão garantir a sobrevivência de sua prole.
Há 200 mil anos isso significava o mais forte guerreiro, o melhor caçador, o mais poderoso líder. Claro, as condições sociais que definem a escolha de um parceiro mudaram completamente, mas não as limitações físicas. Segundo os evolucionistas sociais, os genes que determinaram a sobrevivência de nossa espécie ainda ditam nosso comportamento e nossas escolhas sexuais, mesmo que sua atuação seja um pouco mais discreta, devido a um sofisticado código moral, baseado na religião.
Aparentemente, a atuação desse processo de seleção de parceiros atua até mesmo de forma inconsciente. Homens e mulheres preferem parceiros "simétricos". Um corpo bem-proporcionado é sinal de que os genes que atuaram em sua construção são robustos contra agentes patogênicos. Por exemplo, vários testes determinaram que homens preferem mulheres com quadris aproximadamente 70% maiores do que a cintura. Modelos famosos, como a magérrima Twiggy, ou as figuras gordotas do pintor Rubens, satisfazem a essa regra. As estatuetas da "Vênus do Paleolítico", de 28 mil anos, também. Por que isso? Quadris e cintura são proporcionados por hormônios sexuais, em particular o estrogênio. E a quantidade ideal de estrogênio para fertilidade máxima é também a que determina a razão de 70% entre cintura e quadril. Alguns críticos acham essas idéias uma simplificação do comportamento humano. Mas será que nós podemos ignorar nosso lado "animal"?
especial para a Folha
Um dos grandes desafios da psicologia moderna é uma explicação generalizada de certas características do comportamento humano. Por exemplo, preferências sexuais. Em um estudo realizado nos EUA com estudantes universitários, 50% dos homens e 50% das mulheres aceitariam um convite para sair com uma pessoa desconhecida do sexo oposto. Mas, enquanto nenhuma das mulheres aceitaria imediatamente ir para a cama com o desconhecido, 75% dos homens iriam de olhos fechados. Por que essa diferença tão óbvia de comportamento?
Durante a última década, evolucionistas, anteriormente mais preocupados com os aspectos biológicos do processo de seleção natural, resolveram aplicar algumas de suas técnicas para tentar compreender certas tendências sociais.
No século 19, o inglês Charles Darwin propôs que as variações entre as espécies no mundo animal e vegetal são consequência de um processo contínuo de adaptação, baseado em mutações genéticas controladas pela seleção natural. Um animal de pescoço curto, cuja dieta é baseada em folhas, não sobreviverá em uma floresta de árvores altas. Mas, se por acaso esse animal tiver um descendente de pescoço longo, esse descendente terá todas as folhas à sua disposição.
A idéia básica da teoria de Darwin é que essa mutação de um animal de pescoço curto em um de pescoço longo se dá lenta e aleatoriamente em nível genético. A seleção natural apenas dita quais as mutações que ajudam (ou não) na sobrevivência de uma dada espécie. Aquelas que ajudam a prole a sobreviver em um ambiente austero são "selecionadas" e passam a ser parte de seu código genético, sendo transmitidas às futuras gerações.
Segundo a teoria da evolução, a função do sexo é a transmissão de genes, que é fundamental para a sobrevivência da espécie. Sem uma prole, a espécie não sobrevive. E aqui, as diferenças físicas entre homens e mulheres são fundamentais: enquanto um homem com 50 esposas pode gerar uma prole enorme, uma mulher com 50 maridos estará sempre limitada pelo período de gestação. Portanto, se, para um homem, sob o ponto de vista de propagação de seus genes para proles futuras, "quanto mais, melhor", para uma mulher, a seleção de um parceiro deve ser feita com muita cautela. Ele deve ser dono de genes de "boa qualidade", ou seja, genes que irão garantir a sobrevivência de sua prole.
Há 200 mil anos isso significava o mais forte guerreiro, o melhor caçador, o mais poderoso líder. Claro, as condições sociais que definem a escolha de um parceiro mudaram completamente, mas não as limitações físicas. Segundo os evolucionistas sociais, os genes que determinaram a sobrevivência de nossa espécie ainda ditam nosso comportamento e nossas escolhas sexuais, mesmo que sua atuação seja um pouco mais discreta, devido a um sofisticado código moral, baseado na religião.
Aparentemente, a atuação desse processo de seleção de parceiros atua até mesmo de forma inconsciente. Homens e mulheres preferem parceiros "simétricos". Um corpo bem-proporcionado é sinal de que os genes que atuaram em sua construção são robustos contra agentes patogênicos. Por exemplo, vários testes determinaram que homens preferem mulheres com quadris aproximadamente 70% maiores do que a cintura. Modelos famosos, como a magérrima Twiggy, ou as figuras gordotas do pintor Rubens, satisfazem a essa regra. As estatuetas da "Vênus do Paleolítico", de 28 mil anos, também. Por que isso? Quadris e cintura são proporcionados por hormônios sexuais, em particular o estrogênio. E a quantidade ideal de estrogênio para fertilidade máxima é também a que determina a razão de 70% entre cintura e quadril. Alguns críticos acham essas idéias uma simplificação do comportamento humano. Mas será que nós podemos ignorar nosso lado "animal"?
domingo, 12 de julho de 1998
Plano ou fechado, o Universo não tem centro
MARCELO GLEISER
especial para a Folha
No século 20, descobrimos que o Universo está em expansão. Em 1929, o astrônomo americano Edwin Hubble mostrou que galáxias vizinhas à nossa Via Láctea se afastam com velocidades proporcionais às suas distâncias: quanto mais longe a galáxia, maior sua velocidade de recessão, não só em relação à nossa galáxia. Todas elas estão se afastando mutuamente, numa espécie de repulsão cósmica balanceada pela atração gravitacional que esses grandes aglomerados estelares e outros exercem entre si.
Essa idéia de expansão confunde muita gente. Se o Universo está em expansão, claramente ele tem uma borda e um centro. Afinal, para onde ele está se expandindo? A confusão vem do fato de que nós sempre vemos objetos contidos no espaço. Mas o Universo não está contido no espaço, como bolas de gude em uma caixa de sapato. Ele contém o espaço.
A expansão do Universo não é como a explosão de uma bomba, que explode em uma região central e os fragmentos se afastam uns dos outros com velocidades próprias. Não devemos pensar na recessão das galáxias como fragmentos de uma explosão: a expansão do Universo significa que as galáxias estão sendo carregadas pela expansão da geometria do espaço, como rolhas flutuando na corrente de um rio.
Imagine uma régua ou um fio, onde você marca cada centímetro com uma caneta vermelha. Imagine que a régua cresça espontaneamente em ambas as direções. À medida que a régua cresce, os pontos vermelhos se movem, ou seja, a expansão da "geometria" causa o movimento dos pontos. O mesmo acontece com o Universo.
Mas a régua, mesmo que em expansão, ainda tem uma borda e um centro. Isso porque a régua é um "espaço" finito. Se imaginarmos uma régua que se estende infinitamente em ambas as direções, ela deixa de ter uma borda e um centro! Em um parágrafo, passamos de uma régua a um espaço infinito e em expansão. Sem centro e sem bordas.
Existe um outro modo de tornar uma régua em um espaço sem bordas. Basta transformá-la em um círculo! Um círculo não tem princípio ou fim e sua circunferência é igual ao comprimento da régua. Um círculo também não tem um centro e todos os seus pontos são equivalentes. O centro que você (involuntariamente) imaginou não faz parte do círculo, certo?
Passando de uma régua à uma superfície plana, imagine a superfície de um tabuleiro de xadrez que se estende infinitamente em todas as direções. Marque cada vértice com sua caneta vermelha. Se, como a régua, o tabuleiro crescer em todas as direções, os pontos vermelhos irão se afastar uns dos outros. O tabuleiro em expansão é um espaço de duas dimensões sem centro ou bordas.
Agora imagine a superfície de uma bola. Imediatamente, você imagina uma bola com um centro e uma borda. Por que isso? Porque visualizamos a superfície da bola, que tem apenas duas dimensões, em um espaço com três. Se você fosse uma "ameba" que vivesse na superfície da bola, você não diria que seu mundo (a superfície da bola) tem um centro e uma borda. Do mesmo modo, uma formiga inteligente, que vivesse sobre um círculo, não poderia dizer ele tem um centro!
No caso do Universo, temos de passar de duas para três dimensões, algo que fica difícil de fazer sem a matemática. Mas os conceitos são os mesmos. Não sabemos se o Universo tem uma geometria equivalente à do tabuleiro de xadrez (geometria plana) ou à de uma bola (geometria fechada). Uma terceira possibilidade é um Universo com uma geometria aberta. Um exemplo de uma geometria aberta em duas dimensões é a superfície de uma sela de cavalo. A resposta depende da quantidade de matéria que há no Universo, algo que continuamos a debater. Mas uma coisa é certa: seja qual for a geometria do Universo, ele não tem um centro ou uma borda!
especial para a Folha
No século 20, descobrimos que o Universo está em expansão. Em 1929, o astrônomo americano Edwin Hubble mostrou que galáxias vizinhas à nossa Via Láctea se afastam com velocidades proporcionais às suas distâncias: quanto mais longe a galáxia, maior sua velocidade de recessão, não só em relação à nossa galáxia. Todas elas estão se afastando mutuamente, numa espécie de repulsão cósmica balanceada pela atração gravitacional que esses grandes aglomerados estelares e outros exercem entre si.
Essa idéia de expansão confunde muita gente. Se o Universo está em expansão, claramente ele tem uma borda e um centro. Afinal, para onde ele está se expandindo? A confusão vem do fato de que nós sempre vemos objetos contidos no espaço. Mas o Universo não está contido no espaço, como bolas de gude em uma caixa de sapato. Ele contém o espaço.
A expansão do Universo não é como a explosão de uma bomba, que explode em uma região central e os fragmentos se afastam uns dos outros com velocidades próprias. Não devemos pensar na recessão das galáxias como fragmentos de uma explosão: a expansão do Universo significa que as galáxias estão sendo carregadas pela expansão da geometria do espaço, como rolhas flutuando na corrente de um rio.
Imagine uma régua ou um fio, onde você marca cada centímetro com uma caneta vermelha. Imagine que a régua cresça espontaneamente em ambas as direções. À medida que a régua cresce, os pontos vermelhos se movem, ou seja, a expansão da "geometria" causa o movimento dos pontos. O mesmo acontece com o Universo.
Mas a régua, mesmo que em expansão, ainda tem uma borda e um centro. Isso porque a régua é um "espaço" finito. Se imaginarmos uma régua que se estende infinitamente em ambas as direções, ela deixa de ter uma borda e um centro! Em um parágrafo, passamos de uma régua a um espaço infinito e em expansão. Sem centro e sem bordas.
Existe um outro modo de tornar uma régua em um espaço sem bordas. Basta transformá-la em um círculo! Um círculo não tem princípio ou fim e sua circunferência é igual ao comprimento da régua. Um círculo também não tem um centro e todos os seus pontos são equivalentes. O centro que você (involuntariamente) imaginou não faz parte do círculo, certo?
Passando de uma régua à uma superfície plana, imagine a superfície de um tabuleiro de xadrez que se estende infinitamente em todas as direções. Marque cada vértice com sua caneta vermelha. Se, como a régua, o tabuleiro crescer em todas as direções, os pontos vermelhos irão se afastar uns dos outros. O tabuleiro em expansão é um espaço de duas dimensões sem centro ou bordas.
Agora imagine a superfície de uma bola. Imediatamente, você imagina uma bola com um centro e uma borda. Por que isso? Porque visualizamos a superfície da bola, que tem apenas duas dimensões, em um espaço com três. Se você fosse uma "ameba" que vivesse na superfície da bola, você não diria que seu mundo (a superfície da bola) tem um centro e uma borda. Do mesmo modo, uma formiga inteligente, que vivesse sobre um círculo, não poderia dizer ele tem um centro!
No caso do Universo, temos de passar de duas para três dimensões, algo que fica difícil de fazer sem a matemática. Mas os conceitos são os mesmos. Não sabemos se o Universo tem uma geometria equivalente à do tabuleiro de xadrez (geometria plana) ou à de uma bola (geometria fechada). Uma terceira possibilidade é um Universo com uma geometria aberta. Um exemplo de uma geometria aberta em duas dimensões é a superfície de uma sela de cavalo. A resposta depende da quantidade de matéria que há no Universo, algo que continuamos a debater. Mas uma coisa é certa: seja qual for a geometria do Universo, ele não tem um centro ou uma borda!
domingo, 5 de julho de 1998
Os neutrinos como ponte entre o micro e o macro
MARCELO GLEISER
especial para a Folha
Outro dia, recebi um telefonema muito misterioso. Uma norte-americana dizia precisar de um físico de "cabeça aberta" para conversar sobre suas "técnicas curativas especiais". Em uma reportagem do prestigioso jornal americano "The New York Times", ela aparece junto a um cardiologista de excelente reputação. Segundo o artigo, pacientes que são tratados pelas técnicas da medicina convencional combinadas com as dessa mulher se recuperam bem mais rápido do que os que são tratados só com técnicas tradicionais.
Minha interlocutora buscava explicações científicas para sua técnica, que consiste em tocar ou massagear o paciente em determinados locais do corpo. "O poder da cura", dizia ela, "vem de algo que emana de minhas mãos. Estou convencida de que sou capaz de emitir raios de neutrinos por meus dedos. É essa a energia que ajuda o paciente em seu processo de cura".
O que mais me intrigou no telefonema de nossa curandeira foi a menção dos neutrinos como veículo de cura. Por que neutrinos e não outra particula subatômica? Após refletir sobre o assunto, encontrei a resposta. Os neutrinos são talvez as partículas mais intrigantes do mundo subatômico: elas não têm carga elétrica e, até muito recentemente, acreditava-se que, como os fótons -partículas de radiação eletromagnética-, os neutrinos não tinham massa.
Outra propriedade dos neutrinos contribui para seu mistério: eles interagem muito fracamente com outras partículas de matéria, sendo capazes de atravessar toda a Terra sem uma única colisão. Aliás, essa mesma propriedade destrói a hipótese de minha amiga curandeira. Claramente, seus poderes curandeiros não emanam de uma partícula que não interage com a matéria. O mistério, pelo menos nesse caso, permanece em aberto.
No início de junho, um grupo de cientistas japoneses e americanos anunciou que os neutrinos têm massa. Os neutrinos, que aparecem em três tipos, podem se transformar entre si em um processo que chamamos de oscilação. Essa descoberta, se verificada, terá importantes implicações para nossa compreensão não só do mundo subatômico, mas também dos processos que ocorrem dentro de estrelas ou mesmo da evolução do Universo como um todo.
Os processos que produzem a radiação que emana de estrelas estão entre os mais bem-conhecidos da astrofísica. A fusão de núcleos de átomos mais leves em núcleos mais pesados libera uma quantidade imensa de energia, parte dela transportada pelos fantasmagóricos neutrinos. Alguns desses neutrinos chegam aqui na Terra, em números que são calculáveis. O problema é que os cálculos, que assumem que os neutrinos não têm massa, prevêem um número maior de neutrinos do que o número observado. O mistério dos neutrinos solares vem desafiando astrofísicos por mais de duas décadas. Caso eles tenham massa, fica possível obter resultados compatíveis com as observações.
Mas o impacto mais dramático da massa dos neutrinos fica por conta da cosmologia. Observações astronômicas confirmam que o Universo está em expansão e, segundo o modelo do Big Bang, seu futuro é determinado pela sua quantidade de matéria. Quanto mais matéria, mais sua atração gravitacional atua como uma espécie de freio na expansão. Se a quantidade de matéria for maior do que um certo valor, a expansão poderá se converter em contração e o Universo vai de Big Bang para "Big Crunch".
Caso os neutrinos tenham massa, eles podem ser o componente principal da "matéria escura" -matéria que não pode ser vista, mas cujos efeitos são sentidos por meio de sua atração gravitacional. Propagando-se pelas vastas distâncias do Universo, esses minúsculos integrantes do mundo subatômico, habitantes da tênue fronteira entre o ser e o nada, são talvez a cola cósmica. No mínimo, eles curam muitas de nossas dúvidas sobre o Universo.
especial para a Folha
Outro dia, recebi um telefonema muito misterioso. Uma norte-americana dizia precisar de um físico de "cabeça aberta" para conversar sobre suas "técnicas curativas especiais". Em uma reportagem do prestigioso jornal americano "The New York Times", ela aparece junto a um cardiologista de excelente reputação. Segundo o artigo, pacientes que são tratados pelas técnicas da medicina convencional combinadas com as dessa mulher se recuperam bem mais rápido do que os que são tratados só com técnicas tradicionais.
Minha interlocutora buscava explicações científicas para sua técnica, que consiste em tocar ou massagear o paciente em determinados locais do corpo. "O poder da cura", dizia ela, "vem de algo que emana de minhas mãos. Estou convencida de que sou capaz de emitir raios de neutrinos por meus dedos. É essa a energia que ajuda o paciente em seu processo de cura".
O que mais me intrigou no telefonema de nossa curandeira foi a menção dos neutrinos como veículo de cura. Por que neutrinos e não outra particula subatômica? Após refletir sobre o assunto, encontrei a resposta. Os neutrinos são talvez as partículas mais intrigantes do mundo subatômico: elas não têm carga elétrica e, até muito recentemente, acreditava-se que, como os fótons -partículas de radiação eletromagnética-, os neutrinos não tinham massa.
Outra propriedade dos neutrinos contribui para seu mistério: eles interagem muito fracamente com outras partículas de matéria, sendo capazes de atravessar toda a Terra sem uma única colisão. Aliás, essa mesma propriedade destrói a hipótese de minha amiga curandeira. Claramente, seus poderes curandeiros não emanam de uma partícula que não interage com a matéria. O mistério, pelo menos nesse caso, permanece em aberto.
No início de junho, um grupo de cientistas japoneses e americanos anunciou que os neutrinos têm massa. Os neutrinos, que aparecem em três tipos, podem se transformar entre si em um processo que chamamos de oscilação. Essa descoberta, se verificada, terá importantes implicações para nossa compreensão não só do mundo subatômico, mas também dos processos que ocorrem dentro de estrelas ou mesmo da evolução do Universo como um todo.
Os processos que produzem a radiação que emana de estrelas estão entre os mais bem-conhecidos da astrofísica. A fusão de núcleos de átomos mais leves em núcleos mais pesados libera uma quantidade imensa de energia, parte dela transportada pelos fantasmagóricos neutrinos. Alguns desses neutrinos chegam aqui na Terra, em números que são calculáveis. O problema é que os cálculos, que assumem que os neutrinos não têm massa, prevêem um número maior de neutrinos do que o número observado. O mistério dos neutrinos solares vem desafiando astrofísicos por mais de duas décadas. Caso eles tenham massa, fica possível obter resultados compatíveis com as observações.
Mas o impacto mais dramático da massa dos neutrinos fica por conta da cosmologia. Observações astronômicas confirmam que o Universo está em expansão e, segundo o modelo do Big Bang, seu futuro é determinado pela sua quantidade de matéria. Quanto mais matéria, mais sua atração gravitacional atua como uma espécie de freio na expansão. Se a quantidade de matéria for maior do que um certo valor, a expansão poderá se converter em contração e o Universo vai de Big Bang para "Big Crunch".
Caso os neutrinos tenham massa, eles podem ser o componente principal da "matéria escura" -matéria que não pode ser vista, mas cujos efeitos são sentidos por meio de sua atração gravitacional. Propagando-se pelas vastas distâncias do Universo, esses minúsculos integrantes do mundo subatômico, habitantes da tênue fronteira entre o ser e o nada, são talvez a cola cósmica. No mínimo, eles curam muitas de nossas dúvidas sobre o Universo.
domingo, 28 de junho de 1998
Partículas-fantasma controlam futuro do Universo
MARCELO GLEISER
especial para a Folha
No dia 5 de junho, pouco antes de começar a Copa do Mundo, um time de cerca de 120 físicos do Japão e dos EUA anunciou uma descoberta aparentemente irrelevante. O neutrino, uma partícula fundamental da matéria, tem massa. "Bem, isso não é nada surpreendente", diria um leitor mais cético. "Claro que uma partícula tem massa!"
Mas o fato de o neutrino ter massa é realmente fundamental e tem implicações não só para nossos modelos de como as partículas elementares da matéria interagem entre si, mas também para a evolução do Universo como um todo. Caso esses resultados sejam confirmados, o futuro do Universo poderá ser determinado pelos neutrinos, uma ilustração perfeita do "micro" influenciando o "macro".
A existência de partículas elementares é revelada por meio de suas interações entre si ou com outras partículas. Mas os neutrinos são extremamente difíceis de ser detectados. Como seu nome já diz, eles não têm carga elétrica. Mais ainda, neutrinos interagem muito fracamente com outras partículas de matéria. A cada segundo você é atravessado por trilhões de neutrinos, sem qualquer efeito. Por essa razão, neutrinos são chamados de "partículas-fantasma".
O modelo que descreve as interações entre as partículas elementares da matéria, chamado "modelo padrão", supõe que existam três tipos diferentes de neutrinos: o elétron-neutrino, o múon-neutrino e o tau-neutrino, todos sem massa, ao contrário do que sugerem os resultados do experimento. Ou seja, esse modelo precisa ser modificado, algo extremamente empolgante para os físicos de partículas.
A massa dos neutrinos pode nos revelar toda uma nova estrutura da matéria em seu nível mais fundamental, incluindo uma descrição do mundo por meio de uma teoria unificada das forças, um velho sonho de Albert Einstein.
A descoberta foi feita no experimento chamado "Super-Kamiokande", situado em uma antiga mina de zinco, escavada a 1 km abaixo dos alpes japoneses. Na cavidade da mina, encontramos um tanque com 50 milhões de litros de água extremamente pura. O tanque contém 13 mil tubos fotomultiplicadores, que são capazes de detectar a presença e a orientação de radiação eletromagnética.
Os neutrinos observados no Japão são produto da colisão de raios cósmicos -na sua maioria prótons provenientes do espaço- com as camadas superiores da atmosfera. Eles entram no tanque subterrâneo tanto por cima quanto por baixo, após atravessarem a Terra. Alguns raríssimos neutrinos chocam-se com o núcleo dos átomos de oxigênio na água do tanque, criando elétrons ou múons que, por sua vez, produzem a radiação que é detectada pelos fotomultiplicadores.
Como a Terra é redonda, o número de neutrinos colidindo com o taque deve ser o mesmo em todas as direções. Mas os resultados indicam um número maior de múon-neutrinos chovendo sobre o tanque do que sob o tanque, como se alguns neutrinos desaparecessem ao atravessar a Terra. Esse fenômeno é explicado por uma propriedade que apenas existe se os neutrinos têm massa, a "oscilação de neutrinos": neutrinos podem se transformar em seus três tipos, mudando de elétron-neutrino a um múon-neutrino ou a um tau-neutrino e todas as outras permutações. Um feixe de luz de qualquer cor pode ser representado como a combinação das três cores básicas: vermelho, amarelo e azul. Imagine um feixe onde azul vira vermelho etc.
A razão oferecida para o desaparecimento dos neutrinos é a sua transformação em tau-neutrinos, que não são detectáveis nesse experimento. Como tudo o que tem massa exerce uma atração gravitacional, os neutrinos podem compor a matéria escura que determina se o Universo continuará a se expandir para sempre ou se ele voltará a colapsar, numa inversão do Big-Bang.
especial para a Folha
No dia 5 de junho, pouco antes de começar a Copa do Mundo, um time de cerca de 120 físicos do Japão e dos EUA anunciou uma descoberta aparentemente irrelevante. O neutrino, uma partícula fundamental da matéria, tem massa. "Bem, isso não é nada surpreendente", diria um leitor mais cético. "Claro que uma partícula tem massa!"
Mas o fato de o neutrino ter massa é realmente fundamental e tem implicações não só para nossos modelos de como as partículas elementares da matéria interagem entre si, mas também para a evolução do Universo como um todo. Caso esses resultados sejam confirmados, o futuro do Universo poderá ser determinado pelos neutrinos, uma ilustração perfeita do "micro" influenciando o "macro".
A existência de partículas elementares é revelada por meio de suas interações entre si ou com outras partículas. Mas os neutrinos são extremamente difíceis de ser detectados. Como seu nome já diz, eles não têm carga elétrica. Mais ainda, neutrinos interagem muito fracamente com outras partículas de matéria. A cada segundo você é atravessado por trilhões de neutrinos, sem qualquer efeito. Por essa razão, neutrinos são chamados de "partículas-fantasma".
O modelo que descreve as interações entre as partículas elementares da matéria, chamado "modelo padrão", supõe que existam três tipos diferentes de neutrinos: o elétron-neutrino, o múon-neutrino e o tau-neutrino, todos sem massa, ao contrário do que sugerem os resultados do experimento. Ou seja, esse modelo precisa ser modificado, algo extremamente empolgante para os físicos de partículas.
A massa dos neutrinos pode nos revelar toda uma nova estrutura da matéria em seu nível mais fundamental, incluindo uma descrição do mundo por meio de uma teoria unificada das forças, um velho sonho de Albert Einstein.
A descoberta foi feita no experimento chamado "Super-Kamiokande", situado em uma antiga mina de zinco, escavada a 1 km abaixo dos alpes japoneses. Na cavidade da mina, encontramos um tanque com 50 milhões de litros de água extremamente pura. O tanque contém 13 mil tubos fotomultiplicadores, que são capazes de detectar a presença e a orientação de radiação eletromagnética.
Os neutrinos observados no Japão são produto da colisão de raios cósmicos -na sua maioria prótons provenientes do espaço- com as camadas superiores da atmosfera. Eles entram no tanque subterrâneo tanto por cima quanto por baixo, após atravessarem a Terra. Alguns raríssimos neutrinos chocam-se com o núcleo dos átomos de oxigênio na água do tanque, criando elétrons ou múons que, por sua vez, produzem a radiação que é detectada pelos fotomultiplicadores.
Como a Terra é redonda, o número de neutrinos colidindo com o taque deve ser o mesmo em todas as direções. Mas os resultados indicam um número maior de múon-neutrinos chovendo sobre o tanque do que sob o tanque, como se alguns neutrinos desaparecessem ao atravessar a Terra. Esse fenômeno é explicado por uma propriedade que apenas existe se os neutrinos têm massa, a "oscilação de neutrinos": neutrinos podem se transformar em seus três tipos, mudando de elétron-neutrino a um múon-neutrino ou a um tau-neutrino e todas as outras permutações. Um feixe de luz de qualquer cor pode ser representado como a combinação das três cores básicas: vermelho, amarelo e azul. Imagine um feixe onde azul vira vermelho etc.
A razão oferecida para o desaparecimento dos neutrinos é a sua transformação em tau-neutrinos, que não são detectáveis nesse experimento. Como tudo o que tem massa exerce uma atração gravitacional, os neutrinos podem compor a matéria escura que determina se o Universo continuará a se expandir para sempre ou se ele voltará a colapsar, numa inversão do Big-Bang.
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