Profissão: astrólogo?

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Durante minha recente visita ao Brasil, fiquei sabendo do projeto de lei nº 43 de 2002, de autoria do senador Artur da Távola (PSDB-RJ), que visa a regulamentar a profissão de astrólogo. Tendo em vista que o senador foi membro de comissões especiais que elaboraram importantes leis e estatutos, incluindo a lei de defesa do consumidor e a lei de diretrizes e bases da educação nacional, confesso que fiquei muito surpreso e decepcionado com o presente projeto.

Ao ler a justificativa para tal proposta, minha decepção transformou-se em choque: o projeto propõe que a astrologia seja ensinada nas universidades, incluindo graduação e pós-graduação, com currículo regulamentado pelo MEC. Segundo o texto do projeto, a sua elaboração contou com "pensamentos e caracterizações de autores ligados à práxis, mantendo-se o pragmatismo inerente a uma conceituação legal". Aparentemente, nenhum cientista foi consultado.

Sem dúvida alguma, a astronomia deve muito à astrologia: já os babilônios, dois mil anos antes de Cristo, olhavam para os céus em busca de mensagens enviadas pelos deuses. O céu, sendo a morada dos deuses, era sagrado. Os movimentos dos corpos celestes e das constelações eram interpretados como sendo a escrita divina, carregada de significado e prognósticos para nós aqui embaixo. Portanto, para os babilônios -e todas as outras culturas que olhavam para cima em busca de mensagens e revelações-, os céus eram uma entidade sobrenatural, regida pela poder divino. Como os prognósticos dependiam da posição relativa entre os planetas (os cinco conhecidos até então) e as 12 constelações do Zodíaco, quanto mais precisas as medidas das posições dos corpos, mais "precisas" seriam as previsões.

Essa busca por uma precisão cada vez maior das posições planetárias levou ao desenvolvimento de modelos extremamente sofisticados, como o dos epiciclos e equantes de Ptolomeu, proposto em torno de 150 d.C., no qual as posições planetárias futuras poderiam ser determinadas com uma precisão equivalente a uma ou duas luas cheias. Esses modelos combinavam a crença astrológica na existência de uma significado sobrenatural para os céus com os seus movimentos regulares, transformando o cosmo em uma máquina repleta de engrenagens as mais complexas.
O próprio Ptolomeu escreveu um tratado dedicado à astrologia, o "Tetrabiblos", no qual dizia que a prática astrológica "acalma a alma por meio do conhecimento de acontecimentos futuros, como se eles estivessem ocorrendo no presente, e nos prepara para receber com calma e equilíbrio o inesperado". Ou seja, o aspecto mais importante da prática astrológica é a sua capacidade de prever o futuro, para que se possa recebê-lo de forma calma e equilibrada. Na linguagem mais moderna, isso se chama "calcular os trânsitos", usando as posições futuras dos planetas para prognosticar o futuro.

Santo Agostinho, no século 4º, condenou firmemente a astrologia, pois ela interferia no livre-arbítrio e na onipotência divina: se tudo está já escrito nas estrelas, nós não podemos optar pelo bem ou pelo mal e a fé em Deus se torna irrelevante. A resposta oferecida pelos astrólogos de então, muito usada ainda hoje, foi que "as estrelas não determinam, apenas sugerem".

O ingrediente fundamental que estava faltando nos modelos de Ptolomeu e outros era a física, que descreve as relações causais que regem os movimentos celestes. Quando Galileu, Kepler e Newton desenvolveram as bases da ciência moderna, descrevendo os movimentos celestes como sendo consequência da força da gravidade, a astrologia começou a se divorciar da astronomia: em um Universo regido por forças causais entre objetos materiais, não havia espaço para relações sobrenaturais entre corpos celestes e pessoas que violassem o conceito mais fundamental da física, a causalidade. Ou seja, é impossível, segundo tudo o que conhecemos hoje sobre o Universo e as suas propriedades físicas, obter informações sobre eventos futuros na vida de uma pessoa lendo os céus. Mais ainda, não existe nenhuma evidência quantitativa de que planetas e estrelas possam influenciar o comportamento de pessoas aqui na Terra. A astrologia não é uma ciência, é uma crença. O mesmo se aplica à quiromancia, à leitura de cartas de tarô, à numerologia, aos búzios. Por que não regulamentar também essas profissões, ensiná-las nas universidades?

Isso não significa que cientistas sejam bitolados ou fechados para novas idéias. Muito pelo contrário: nós dedicamos a vida ao desconhecido. Mas, em ciência, o processo de validação empírica é fundamental. Tudo bem que as pessoas gostem de ler o seu horóscopo no jornal ou ter o seu "mapa astral" analisado por um astrólogo. Isso até leva a uma auto-reflexão, que pode ser muito positiva. Tudo bem que alguém escreva uma tese sobre astrologia, por exemplo, sob o tema história das religiões ou arqueoastronomia. Mas regimentar a astrologia em curso superior é uma volta à Idade Média, quando o natural e o sobrenatural se misturavam sob o véu do medo, da superstição e da ignorância.

O Deus relojoeiro: uma parábola revisitada

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Em 1802, o teólogo inglês William Paley propôs o seguinte argumento tentando justificar a existência de Deus, que eu parafraseio: "Imagine uma pessoa passeando em uma floresta. Essa pessoa é perfeitamente normal, mas ela nunca havia visto um relógio. Enquanto ela explora as belezas naturais, encantada com tantas árvores, flores e animais, depara um relógio de bolso jogado aos pés de um arbusto. Ela pega o relógio e, imediatamente, conclui que ele deve ter sido criado por Deus. Segundo essa pessoa, um instrumento de tal complexidade jamais poderia ter sido criado por processos naturais; era necessária a mão de Deus." Paley extrapola o argumento para o mundo natural, dizendo que a complexidade da natureza é rica demais para ter aparecido por acaso. Para ele, a natureza é o nosso relógio, cuja existência devemos atribuir à mão de Deus.

Eu gostaria de revisitar essa parábola, tomando a liberdade de mudar a sua perspectiva. Vamos voltar à floresta, onde uma pessoa encontra um relógio. Maravilhada, ela pega o relógio e leva-o para o seu vilarejo. Lá chegando, reúne o conselho de anciãos e revela o misterioso tesouro perante o olhar incrédulo dos pressupostos sábios. Assustados, os anciãos começam a discutir o que fazer com tal instrumento, perguntando-se qual a sua função e quem o construiu.

Rapidamente, as opiniões se dividem em dois campos: aqueles que acreditam que o relógio é criação de Deus e aqueles que querem investigar a questão com mais cuidado. Os que acreditam que o relógio é obra de Deus querem decretá-lo sagrado e, portanto, intocável pelas mãos dos homens: o instrumento deve ser exposto como prova da existência de Deus, permanentemente protegido por uma redoma de cristal e por guardas. Sua existência deverá permanecer um mistério.

O outro grupo, por sua vez, quer examinar o instrumento, descobrir a sua função. Para eles, mesmo que a origem do instrumento seja, de fato, misteriosa, isso não significa que ela deva permanecer assim. Talvez, com paciência e criatividade, seja possível entender de onde ele veio e qual a sua função. Talvez o instrumento não tenha, no fim das contas, uma origem sobrenatural.

A briga entre as duas facções é feia. No final, vencem os que acreditam que o instrumento é criação de Deus e, portanto, é intocável. O relógio torna-se símbolo da existência de Deus e mais e mais pessoas passam a ir à igreja, ajoelhando e se benzendo com fervor perante o estranho objeto.

Anos se passam até que, um dia, um imenso terremoto destrói o vilarejo e a igreja. Ninguém consegue encontrar o relógio, perdido entre os escombros. Tropas do governo são despachadas da capital para ajudar nas escavações, procurando sobreviventes. Seu líder é um jovem capitão, muito audaz e curioso. Ele mesmo participa das escavações, ansioso por salvar vidas. No meio das montanhas de concreto e vidro, ele encontra, por acaso, o relógio, pondo-o discretamente em seu bolso: a história da misteriosa aparição do instrumento feito por Deus era famosa no país inteiro. Que sorte a dele encontrá-lo!

À noite, em sua tenda, o jovem capitão começa a examinar o estranho objeto. Ele puxa o único pino que encontrou e, para a sua surpresa, a parte posterior se abre, revelando o mecanismo interior. Girando o pino de um lado para o outro ele escuta o tique-taque e percebe que os ponteiros começam a se mover. Em menos de uma hora, o capitão descobre que o instrumento foi criado para marcar a passagem do tempo. Influenciado pelos ensinamentos teológicos de sua infância, ele se pergunta se esse é o aparelho que marcará a chegada do dia do Juízo Final. Rindo, conclui que o instrumento não tem nada de sobrenatural, que ele é criação humana.

Mas quem o criou? Antes de partir em busca de uma resposta, ele desmonta e remonta cuidadosamente o mecanismo do relógio. Em duas semanas, usando partes de madeira e pesos de pedra, o capitão constrói dois relógios bem grandes. Os incrédulos anciãos, ao receber os relógios de presente, imediatamente consideram o capitão como sendo o diabo. Eles só relaxam após vários habitantes da vila construírem os seus próprios relógios, seguindo as instruções do capitão. Alguns até penduram os relógios em suas casas, ao lado da cruz.

O capitão, então, sai pelo mundo em busca do construtor de relógios. E, mesmo que ele jamais o tenha encontrado, ele próprio torna-se em um grande relojoeiro e inventor. Assim faz a ciência, ao desvendar os mecanismos do mundo e ao nos ensinar a aceitar a dúvida como a única porta para o conhecimento.

Taxonomia galáctica

Reuters/Nasa - 5.abr.2001

Imagem do telescópio espacial Hubble mostra galáxia M51 interagindo com galáxia vizinha, no alto; gravidade da companheira influi na formação estelar na M51

Marcelo Gleiser
especial para a Folha A taxonomia, ciência da classificação, tradicionalmente serviu mais aos botânicos ou biólogos do que aos astrônomos. No entanto, a astronomia é cheia de classificações, que ajudam a arranjar os vários objetos celestes de acordo com as suas propriedades. Por exemplo, as estrelas são classificadas de acordo com a sua luminosidade, que se relaciona com a temperatura de suas superfícies. O Sol, com uma temperatura aproximada de 6.000C, é uma estrela amarela da classe G. O mesmo com Alfa Centauri A, a estrela mais próxima do Sol, que se encontra a uma distância de 4,3 anos-luz. Agora é a vez de as galáxias serem classificadas, de acordo com a sua forma, ou morfologia.

Antes de discutirmos a morfologia das galáxias, convém lembrar que até 1924 acreditava-se que só existisse uma galáxia no cosmo, a Via Láctea. Na verdade, nem se fazia uma distinção entre galáxia e Universo: a galáxia era o Universo. O astrônomo norte-americano Edwin Hubble mostrou que a Via Láctea era uma entre inúmeras outras galáxias, aglomerados de estrelas e gás isolados na vastidão cósmica. Hoje sabemos que existem centenas de bilhões de galáxias, cada qual com milhões ou até bilhões de estrelas. Sem dúvida alguma, essas descobertas nos forçam a repensar a nossa posição no cosmo: em 400 anos de ciência, passamos do centro à insignificância. Nossa razão de ser não deve ser encontrada em nosso posicionamento cósmico -besteira achar que quem está no centro é o mais importante-, mas, entre outras coisas, em nossa capacidade de compreender a natureza a ponto de podermos nos situar em um cosmo bilhões de trilhões de vezes maior que nós.

Voltando à taxonomia, durante a última década telescópios extremamente potentes, como o Telescópio Espacial Hubble e o telescópio Keck, no Havaí, permitiram um estudo detalhado dos variados formatos e propriedades das galáxias. Sabemos que as galáxias aparecem em três tipos diferentes: as elípticas, aglomerados de estrelas com pouco ou nenhum gás, têm formato esférico, como uma bola, ou ligeiramente alongado, como um dirigível. Elas são as galáxias de maior massa, formadas de estrelas mais velhas orbitando em torno do centro como abelhas em torno de uma colméia. Já os seus centros são ocupados por buracos negros gigantes, com massas milhões ou mesmo bilhões de vezes maiores do que a do Sol. As espirais, que incluem a Via Láctea e a nossa vizinha Andrômeda, têm uma região central também com um buraco negro circundada por braços que se estendem pelo espaço, ricos em gás e em estrelas jovens. Finalmente, as irregulares, que não se encaixam em nenhuma das duas classificações anteriores, têm formatos difusos, como a Pequena Nuvem de Magalhães.

A variação morfológica das galáxias está intimamente ligada ao seu mecanismo de formação: o desafio diante dos astrônomos é obter explicações plausíveis para a taxonomia galáctica. A dificuldade maior, um problema típico da astronomia, é que não é possível estudar a formação de galáxias diretamente, no laboratório: elas não só são meio grandes (a Via Láctea tem um diâmetro de cem mil anos-luz, ou seja, alguém que viajasse à velocidade da luz levaria cem mil anos para atravessá-la), mas a sua formação é muito lenta, podendo levar dezenas de milhões de anos.
A saída é usar uma combinação de modelos de computador e observações obtidas por telescópios. As observações funcionam de modo semelhante às explorações dos paleontólogos, que tentam reconstruir a evolução das espécies pela coleta de fósseis de idades diferentes: munidos de telescópios poderosos, os astrônomos estudam galáxias em fases diferentes de seu período de formação, infância e adolescência. Já as simulações tentam imitar o processo de formação de uma galáxia em computadores poderosos. O problema é extremamente complicado, mas os primeiros resultados das simulações mais realistas são promissores.
Essencialmente, a diferença entre as galáxias elípticas e as espirais está na interação com galáxias vizinhas durante o seu processo de formação: quando uma nuvem de gás primordial desmorona, ela o faz como uma massa de pizza, girando e achatando até ficar como um disco plano, com o centro mais denso. Esse processo dá origem a uma galáxia espiral. As elípticas são o resultado de colisões entre espirais: a colisão dispersa os braços das espirais e concentra a matéria na região central. Isso explica o fato de as elípticas aparecerem tipicamente em grupos, enquanto as espirais tendem a ser mais solitárias. A taxonomia galáctica rendeu os seus primeiros frutos.

Ciência e moralidade

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

A percepção pública da ciência é, com razão, repleta de conflitos. Alguns acreditam que a ciência seja a chave para a liberdade do homem, para a melhora das condições de vida de todos, para a cura dos tantos males que afligem pobres e ricos, desde a fome até as mais variadas doenças. Já outros vêem a ciência com grande desconfiança e até com desprezo, como sendo a responsável pela criação das várias armas de destruição inventadas através da história, da espada à bomba atômica. Para esse grupo, os homens não são maduros o suficiente para lidar com o grande poder que resulta de nossas descobertas científicas.

No início do século 21, a clonagem e a possibilidade de construirmos máquinas inteligentes prometem até mesmo uma redefinição do que significa ser humano. Na medida em que será possível desenhar geneticamente um indivíduo ou modificar a sua capacidade mental por meio de implantes eletrônicos, onde ficará a linha divisória entre homem e máquina, entre o vivo e o robotizado? Entre os vários cenários que vemos discutidos na mídia, o mais aterrorizador é aquele em que nós nos tornaremos forçosamente obsoletos, uma vez que clones bioeletrônicos serão muito mais inteligentes e resistentes do que nós. Ou seja, quando (e se) essas tecnologias estiverem disponíveis, a ciência passará a controlar o processo evolutivo: a nossa missão final é criar seres "melhores" do que nós, tomando a seleção natural em nossas próprias mãos. O resultado, claro, é que terminaremos por causar a nossa própria extinção, sendo apenas mais um elo na longa cadeia evolutiva. O filme "Inteligência Artificial", de Steven Spielberg, relata precisamente esse cenário lúgubre para o nosso futuro, a inventividade humana causando a sua destruição final.

É difícil saber como lidar com essa possibilidade. Se tomarmos o caso da tecnologia nuclear como exemplo, vemos que a sua história começou com o assassinato de centenas de milhares de cidadãos japoneses, justamente pela potência que se rotula o "lado bom". Esse rótulo, por mais ridículo que seja, é levado a sério por grande parte da população norte-americana. É o velho argumento maquiavélico de que os fins justificam os meios: "Se não jogássemos as bombas em Hiroshima e Nagasaki, os japoneses jamais teriam se rendido e muito mais gente teria morrido em uma invasão por terra", dizem as autoridades militares e políticas norte-americanas. Isso não só não é verdade como mostra que são os fins político-econômicos que definem os usos e abusos da ciência: os americanos queriam manter o seu domínio no Pacífico, tentando amedrontar os soviéticos que desciam pela Manchúria. As bombas não só detiveram os soviéticos como redefiniram o equilíbrio de poder no mundo. Ao menos até os soviéticos desenvolverem a sua bomba, o que deu início à Guerra Fria.

As consequências de um conflito nuclear global são tão horrendas que até mesmo os líderes das potências nucleares conseguiram resistir à tentação de abusar de seu poder: criamos uma guerra sem vencedores e, portanto, inútil. Porém, as tecnologias nucleares não são propriedade exclusiva das potências nucleares. A possibilidade de que um grupo terrorista obtenha ou construa uma pequena bomba é remota, mas não inexistente. Em casos de extremismo religioso, escolhas morais são redefinidas de acordo com os preceitos (distorcidos) da religião: isso foi verdade tanto nas Cruzadas como hoje, nas mãos de suicidas muçulmanos. Eles não hesitariam em usar uma arma atômica, caso a tivessem. E sentiriam suas ações perfeitamente justificadas.

Essa discussão mostra que a ciência não tem uma dimensão moral: somos nós os seres morais, os que optamos por usar as nossas invenções de modo criativo ou destrutivo. Somos nós que descobrimos curas para doenças ou gases venenosos. Daí que o futuro da sociedade está em nossas mãos e será definido pelas escolhas que fizermos daqui para a frente. Essas escolhas se fazem presentes a toda vez que é desenvolvida uma nova tecnologia com poderes destrutivos. Agora, devemos lidar com a clonagem e seus abusos. Será que devemos impor limites às pesquisas envolvendo clones humanos? Será que impor limites irá adiantar alguma coisa? Afinal, a história nos mostra que as tecnologias "vazam", não podem ser escondidas para sempre. No futuro não muito distante, teremos de lidar com o que significa ter uma máquina que pensa ou, mais realisticamente, uma máquina tão veloz que simula o pensamento. Não é da ciência que devemos ter medo, mas de nós mesmos e da nossa imaturidade moral.

Usos e abusos da desconstrução do quantum

Marcelo Gleiser
especial para Folha

Sem a menor dúvida, o mundo dos átomos é muito diferente do nosso. As três primeiras décadas do século 20 foram marcadas por uma combinação de debates angustiados e idéias geniais propostas por um grupo de cientistas que incluía Werner Heisenberg, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Max Planck, Albert Einstein, entre muitos outros. A angústia vinha da crise pela qual passava a chamada física clássica, que, apesar de tão eficiente na descrição das coisas que ocorrem à nossa volta, era praticamente inútil para explicar o que ocorria com os átomos. Pode-se dizer que a revolução quântica, o resultado dessas várias idéias geniais, foi imposta contra a vontade dos físicos, uma revolução provocada pelo desenvolvimento de tecnologias e técnicas de laboratório que permitiram a exploração de toda uma nova realidade física, invisível aos nossos olhos. Esse ponto é muito importante: na história das ciências naturais, a maioria das revoluções foi causada pela descoberta de novas tecnologias e instrumentação.

A revolução quântica, devido à sua excentricidade, causa grandes confusões de interpretação, especialmente quando os seus conceitos são usados fora de contexto. Para explicar os resultados obtidos no laboratório, os pioneiros da física quântica criaram toda uma nova linguagem, apropriada ao que ocorre em sistemas de dimensões atômicas e subatômicas.

Por exemplo, o elétron não é descrito como uma partícula de posição bem determinada no espaço ou como uma onda com uma posição indeterminada no espaço, mas como sendo potencialmente partícula e onda: a realidade física do elétron e de todas as outras partículas de matéria e radiação é determinada pelo ato de observar. Quem determina se o elétron é partícula ou onda é o observador, na medida em que ele interage com o elétron. De fato, antes de o elétron ser medido, ou seja, antes da interação entre o observador e o observado, não se pode nem dizer que o elétron existe. No mundo quântico, entidades só existem quando medidas por um observador (ou melhor, por um aparelho).

É fácil ver como a dualidade partícula-onda pode ser distorcida fora de contexto. Por exemplo: "Ah! Então, sem observadores, a realidade não existe. Mais ainda, como a realidade é definida pelo observador por meio do ato de observar, e como o observador carrega consigo a sua própria subjetividade, a essência fundamental da realidade é subjetiva, dependente do observador."

A consequência direta dessa interpretação é pôr o homem no centro do cosmo, ao menos na medida em que somos aqueles que têm consciência do que significa observar: a realidade física passa a ser consequência de nossa existência. Pior ainda: como cada observador define a própria realidade, é impossível termos uma realidade universal. Tudo passa a ser ameno a interpretações, a desconstruções subjetivas do mundo e dos seus significados. A própria ciência se torna vítima do seu sucesso: afinal, se o seu objetivo é descrever a realidade e essa realidade é subjetiva, devem existir tantas ciências quanto há observadores. A ciência se torna inútil.
Outra consequência interessante da má interpretação da física quântica é que ela implica um holismo, uma conexão entre tudo o que existe, entre as nossas mentes e o Universo, desde as suas partículas mais fundamentais até as galáxias mais distantes. Inevitavelmente, esse holismo é visto como uma dimensão espiritual da física, uma redescoberta de ensinamentos antigos, em particular aqueles das religiões orientais.

Mesmo físicos, como Fritjof Capra, caem vítimas dessa tentação. O problema com esses abusos do quantum é usar conceitos aplicáveis a uma realidade que existe em dimensões de bilionésimos de metro a situações do nosso cotidiano, que é completamente removido da realidade quântica. As regras que regem as nossas interpretações do que é um elétron ou de como ele se comporta em um átomo são completamente irrelevantes para explicar como nos relacionamos com o mundo à nossa volta, como o nosso cérebro obtém e registra informação desse mundo ou como decidimos agir em nossas vidas. Elétrons não explicam neurônios ou decisões morais que tomamos no decorrer de nossas vidas.

Para aprender sobre o mundo, é necessário se aproximar dele. A espiritualidade que vejo na ciência está nessa aproximação, no constante processo de desvendar algo de novo sobre a natureza, nesse levantar dos véus. É nessa ressonância que reside o mistério, na agonia da dúvida e no êxtase da descoberta.

O 'porquê' e o 'como'

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Volta e meia, leitores me perguntam sobre os limites da ciência, sobre até onde nós podemos chegar, munidos que somos de um cérebro finito. Afinal, como podemos responder a todas as perguntas se mal sabemos formulá-las? E, mesmo se soubéssemos, será que existe um limite máximo do conhecimento, uma espécie de barreira além da qual a nossa razão não pode penetrar? Será que é justamente a existência dessa barreira que justifica o nosso apetite por assuntos espirituais, místicos, que transcendem os limites da razão?

Sem a menor dúvida, nos últimos 400 anos a ciência progrediu imensamente, revelando mundos absolutamente fantásticos e inesperados: com os microscópios, vislumbramos um mundo repleto de minúsculos seres vivos, de células, de estruturas minerais e cristais belíssimos. Em níveis ainda menores, descobrimos o mundo dos átomos e das partículas elementares, os tijolos fundamentais da matéria. Com os telescópios, vislumbramos mundos distantes, de estrelas e planetas a galáxias e buracos negros, alguns a bilhões de anos-luz de distância, mais velhos do que a Terra. Seria inútil tentar fazer justiça às nossas descobertas neste ensaio ou mesmo em outro muito maior. O próprio sucesso da ciência redefine os seus limites, como um horizonte que se afasta continuamente. Muitos acreditam que, devido a esse sucesso, um dia teremos todas as respostas. Eu não poderia discordar mais.

O meu avô dizia, sabiamente, que, se usarmos um chapéu maior do que a nossa cabeça, ele cobrirá os nossos olhos. Acho importante manter isso em mente quando lidamos com os limites do conhecimento humano. Vamos começar de modo bastante abstrato, falando da quantidade total de informação: supondo que o Universo seja finito, ele tem uma quantidade finita de informação. Mesmo se ele não for finito (o que é bem mais provável), nós só podemos nos comunicar com a velocidade da luz (até que se prove o contrário), e, portanto, vivemos em uma ilha de informação limitada pela idade do Universo, de 14 bilhões de anos. Como a luz viaja a uma velocidade fixa no vácuo, no máximo podemos receber informação de um evento que ocorreu há 14 bilhões de anos. O problema é que a complexidade do Universo é tamanha e os arranjos de matéria, tão variados, que seria impossível poder armazenar conhecimento sobre tudo que existe, vive e ocorre no Universo. Portanto, só podemos ter informações aproximadas sobre o cosmo, jamais perfeitas e completas.

Os cientistas sabem disso e constroem os seus modelos sobre os fenômenos naturais de forma aproximada, deixando de lado detalhes irrelevantes. Ou seja, os cientistas usam o mínimo de informação possível em sua descrição da natureza. Por exemplo, para modelar a órbita da Lua em torno da Terra não são necessários detalhes sobre a geologia dos dois corpos celestes.

Bastam as suas massas e distância entre eles. Mais ainda, a ciência não se propõe a responder perguntas do tipo "Por quê?" Por exemplo, por que duas massas sentem uma força atrativa, que chamamos de gravidade? Não sabemos. Em 1687, o inglês Isaac Newton obteve uma fórmula descrevendo como dois corpos se atraem, com uma força proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado de sua distância. Mas ele não saberia dizer por que as duas massas se atraem. Em 1915, Albert Einstein propôs a sua teoria da gravitação, onde essa atração se deve à curvatura do espaço em torno das massas. Porém, ele também não saberia explicar por que a presença de uma massa encurva a geometria do espaço à sua volta. A ciência explica o "como", não o "porquê".

Voltando à questão da barreira do conhecimento, eu não acredito que ela exista. Ou, se existe, ela tem uma fronteira móvel, que vai se alargando com o tempo: ecoando o grego Sócrates, quanto mais aprendemos sobre o mundo e sobre nós mesmos, mais aprendemos o quanto não sabemos. A natureza é muito mais esperta do que nós, com as nossas explicações de como isso ou aquilo funciona. Afinal, nós também somos produtos de sua criatividade, o que necessariamente implica que seremos sempre incapazes de compreendê-la em sua totalidade. Se existe algo de fascinante aqui é a nossa capacidade de aprender tanto sobre o mundo, dadas as nossas limitações. Algumas questões, especialmente aquelas ligadas a origens, desafiam a nossa imaginação: será que algum dia iremos entender como surgiu o Universo, a vida e a mente? Acredito que sim, mas não antes de surgirem outras questões "impossíveis".

O homem, esse ser improvável

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Marcelo Gleiser especial para a Folha Quanto mais aprendemos sobre o Universo, maior se torna a nossa insignificância. E mais significativa se torna a nossa presença nesse vasto cosmos. Afinal, a Terra já foi considerada o centro do cosmos, até ser removida para uma das órbitas em torno do Sol, tal qual qualquer outro planeta. Depois disso, o Sol foi o removido do centro, sendo deslocado para a periferia de nossa galáxia, a Via Láctea. Mas em 1924, o astrônomo americano Edwin Hubble comprovou que a própria Via Láctea era apenas uma entre inúmeras outras galáxias, cada uma delas com milhões ou mesmo centenas de bilhões de estrelas. Hoje sabemos que existem centenas de bilhões de galáxias espalhadas pelo Universo, separadas por milhões de anos-luz.

Em pouco mais de 400 anos de ciência, passamos do centro do Universo a um planeta orbitando uma humilde estrela em meio a bilhões de outras. O que essa visão tem de humilhante, ela tem de magnífica. Termos consciência de nossa insignificância cósmica é, talvez, um dos nossos maiores motivos de orgulho; ao mesmo tempo, aprendemos a celebrar a enormidade do cosmo e a nossa capacidade de compreendê-la.

Essas reflexões tornam a questão da nossa existência ainda mais fascinante: como foi possível, em um Universo movido pelo acaso, que seres vivos tenham aparecido e, mais impressionante ainda, seres vivos inteligentes? Como foi possível, em um Universo dominado por matéria inerte, que átomos destituídos de consciência ou objetivo tenham se organizado em seres conscientes? Essas questões, claro, são bem mais antigas do que a ciência, tendo sido abordadas por inúmeras religiões no decorrer da história da humanidade. Temos uma profunda necessidade de compreender as nossas origens, de justificar de alguma forma a nossa presença aqui. Se a origem da vida permanece ainda um mistério, a sua emergência é algo que deve ser explicado cientificamente, a partir da complexificação crescente da matéria orgânica, desde os seres mais primitivos até a humanidade moderna.

O homem é um ser improvável. O que não significa impossível, miraculoso. A vastidão do Universo, ou mesmo da nossa galáxia, quase que justifica por si só a presença de vida. Pense que a Via Láctea tem centenas de bilhões de outras estrelas, provavelmente em sua maioria com planetas à sua volta. Mais de 80 planetas extra-solares já foram observados, a distâncias aproximadas de 50 anos-luz. Como a Via Láctea tem aproximadamente 100 mil anos-luz de diâmetro, esses planetas fazem parte da nossa vizinhança cósmica mais imediata. Existem projetos envolvendo telescópios orbitais bem mais potentes do que o Telescópio Espacial Hubble, que serão capazes de analisar a química da atmosfera desses planetas extra-solares, procurando por sinais de vida, como a presença de ozônio e oxigênio. E isso apenas em nossa galáxia, um mero grão de poeira na vastidão cósmica. Ou seja, não acredito que será muito difícil encontrarmos vida em outras partes da galáxia, ou, quem sabe, até mesmo em nosso Sistema Solar, como na lua de Júpiter conhecida como Europa, que aparentemente é coberta por um oceano de água salgada revestido por uma camada de gêlo de aproximadamente 19 quilômetros de espessura. Entretanto, existe uma grande diferença entre encontrar vida extraterrestre e encontrar vida extraterrestre inteligente.

O que torna o debate complicado é que temos apenas um exemplo de vida inteligente, o nosso. Revisitando a história da evolução da vida na Terra, vemos que o surgimento de vida inteligente foi consequência de uma sequência de eventos completamente aleatória. Há cerca de 200 milhões de anos, os dinossauros reinavam supremos sobre o mundo. Eles continuaram o seu reinado por 150 milhões de anos até que, um belo dia, um asteróide com diâmetro de dez quilômetros, viajando à mais de 60 mil quilômetros por hora, colidiu com a Terra sobre a península de Yucatán, no Golfo do México. A devastação causada por esse impacto destruiu cerca de 40% da vida, incluindo os dinossauros. Vários mamíferos, apesar de até então serem subjugados pelos sáurios, sendo mais adaptáveis à brusca mudança nas condições ambientais e climáticas, puderam sobreviver. E, com a sua sobrevivência, vieram mutações genéticas que eventualmente levaram ao surgimento dos primeiros primatas bípedes, nossos antepassados.

Ou seja, nós estamos aqui por causa desse evento e de suas várias consequências evolutivas e não por causa da nossa inteligência. O que nós dá mais uma razão para mantermos a nossa humildade perante as incertezas cósmicas.

A misteriosa origem da água

Disso todos sabemos: sem água não estaríamos aqui. Não só temos entre 60% e 70% de água em nossos corpos, como não sobreviveríamos sem consumir diariamente grandes quantidades de água. De fato, a água é uma substância muito especial, que prova que a ausência de distinção não significa ausência de importância: inodora, incolor, sem nenhum gosto (quando é de boa qualidade), ela tem na simplicidade o seu grande charme. A sua relevância para a nossa sobrevivência mais do que justifica a preocupação dos astrofísicos com a sua origem: afinal, de onde veio toda essa água que encontramos na Terra? As respostas aceitas até recentemente têm enfrentado sérias críticas.

Tales de Mileto, o primeiro dos filósofos ocidentais, ensinava, no século 6º antes de Cristo, que "tudo é água". Ao procurar por uma única explicação para a aparente diversidade dos fenômenos naturais, Tales certamente reconhecia a importância da água para nós e para os ciclos de criação e destruição que ocorrem na natureza.

Portanto, já nos primeiros passos da ciência, ou do que um dia viria a se tornar ciência, a água ocupava um lugar fundamental. De lá para cá descobriu-se muito sobre a água. Mas e a origem dela?

A água veio do espaço. Esse fato poucos cientistas contestam. O problema é quando e como. O Sistema Solar se formou há 4,6 bilhões de anos, a partir da contração de uma nebulosa rica em hidrogênio, hélio e vários detritos microscópicos. Esses detritos continham metais, como ferro e alumínio, e gases, como metano e vapor d'água. Com a contração dessa nebulosa, a maior parte da matéria foi se concentrando em seu centro, que, com o aumento da pressão, ficava cada vez mais quente. Esse aumento da temperatura central vaporizou todos os materiais mais voláteis, como a água e o metano, que foram empurrados para a periferia da nebulosa, enquanto os minerais permaneceram no centro. Isso explica por que os planetas internos (como a Terra) são rochosos, enquanto os externos (como Júpiter) são compostos de gases solidificados, como metano e água. Mas isso não explica como a água apareceu aqui.

Para isso, os astrônomos invocam um período dramático na vida da Terra, o seu primeiro bilhão de anos. É razoável supor que esse processo de formação de planetas tenha deixado detritos, restos de matéria que não foi incorporada aos nove planetas. Um exemplo desses detritos que existe até hoje é o cinturão de asteróides, entre Marte e Júpiter. Outro é a nuvem de Oort, uma região nos confins do Sistema Solar com trilhões de "bolas de neve sujas", contendo em torno de 50% de gelo e 50% de metano e outros gases. Se uma dessas bolas de neve se aproxima do interior do Sistema Solar, o aumento da temperatura começa a vaporizar seus gases. Quanto mais perto do Sol, mais brilhante é o objeto, que chamamos de cometa.

Até recentemente, a explicação mais aceita para a origem da água na Terra lançava mão dos cometas: durante o primeiro bilhão de anos de sua existência, o nosso planeta foi bombardeado por incontáveis cometas e asteróides. Esse bombardeio depositou enormes quantidades de água na Terra, o que acabou formando os oceanos. Recentemente, essa teoria foi contestada. Ao examinar a composição química de três cometas recentes, astrônomos descobriram que metade da água desses astros não é a mesma que a encontrada na Terra: os átomos de hidrogênio da água cometária contêm não só o próton usual, mas também um nêutron. Ou seja, os cometas poderiam no máximo explicar metade da água na Terra. Colisões com asteróides conhecidos como condritos carbonáceos também ajudam, mas não o suficiente. Ainda falta metade da água.
Astrônomos do Observatório de Nice, na França, têm outra idéia. Eles sugerem que, entre os vários bólidos que colidiram com a Terra no início de sua existência, existiam alguns que eram verdadeiros reservatórios de água, com diâmetros comparáveis ao da Lua. Esses planetóides foram formados além de Júpiter, mas, tal como os cometas, tiveram as suas órbitas desestabilizadas e foram atraídos para o interior do Sistema Solar. Um ou mais deles colidiram com a Terra, dando-lhe um banho.

Caso essa hipótese esteja correta, outros planetas do Sistema Solar teriam também muita água. O candidato mais interessante é Marte, que, aparentemente, tem mesmo bastante água. Resta analisarmos as propriedades dessa água marciana e ver se ela é comparável com a nossa. Em caso afirmativo, Marte se torna um pouco mais parecido com a Terra, ao menos em seu passado. O que nos leva a outro mistério, a origem da vida na Terra e a possibilidade de vida em Marte.

Cuidando da nossa casa

Marcelo Geiser
especial para a Folha

Acabo de ler o relatório "Panorama Ambiental Global 3", preparado pelo Pnuma (Programa das Nações Unidas para o Ambiente). Com base em observações e coletas de dados pelo mundo inteiro, o relatório apresenta uma previsão da situação do planeta, a nossa casa, durante as próximas três décadas, supondo que nenhuma providência seja tomada para mudar o ritmo atual de exploração e expansão econômica.

Mesmo reconhecendo alguns pontos positivos, como o aumento considerável no número de áreas dedicadas a parques nacionais e a melhora na qualidade da água na Europa e nos EUA, as conclusões são devastadoras. Nas palavras de Klaus Töpfer, o secretário executivo do Pnuma, o grau de penetração humana "em áreas cada vez maiores do planeta não é sustentável". "A menos que o curso atual seja alterado, nós ficaremos com muito pouco."

Eis algumas das conclusões do relatório: 25% das espécies de mamíferos poderão estar extintas em 30 anos. Ao todo, 1.130 das 4.000 espécies de mamíferos e 1.183 das 10 mil aves conhecidas correm o risco de extinção. Menos aves implica mais insetos e mais pragas que podem afetar a produtividade do setor agrícola e aumentar o número de doenças contagiosas.

Nos mares o problema também é sério. A tecnologia da indústria pesqueira é hoje tão eficiente que um terço do estoque mundial de peixes desapareceu nas últimas décadas, especialmente no Mediterrâneo e nas costas da China e do Japão. Esses mares, é bom ressaltar, alimentam mais de um bilhão de pessoas.

Essas perdas estão diretamente relacionadas com o ritmo de exploração econômica do planeta. Mais de 15% da superfície da Terra está comprometida devido aos excessos da indústria agropecuária e da mineração. Em 30 anos, desenvolvimentos infra-estruturais como estradas e a expansão urbana poderão afetar 70% da superfície da Terra. Nós estamos literalmente devorando a nossa casa, sem a menor preocupação com as consequências que esse nosso apetite terá para as futuras gerações. Sei que sôo melodramático, mas a minha preocupação é grande. O perigo é real e os toques de despertar estão sendo dados continuamente por cientistas, economistas e ambientalistas. Infelizmente, a maioria cai em ouvidos surdos pela ganância e pelo imediatismo que caracterizam a maioria das nossas decisões.

Pelos comentários acima, pode parecer que eu esteja dizendo que o desenvolvimento econômico é incompatível com a estabilidade da Terra. Não é isso. Acredito que seja possível manter um nível elevado de desenvolvimento econômico baseado em um planejamento responsável do uso e da manutenção de recursos.

Segundo o relatório da ONU, durante a metade dos anos 90, cerca de 40% da população mundial sofreu com sérios períodos de seca e em torno de 1,1 bilhão de pessoas ainda não têm acesso à água potável. Há uma conexão entre a abundância de água e as variações climáticas que, como todo mundo já está percebendo, estão cada vez mais extremas nos últimos anos. E esse desequilíbrio climático vem dos elevados níveis de poluição, do famoso efeito estufa. É necessário impor restrições às emissões de gases em indústrias e veículos, de carros a navios cargueiros, que são sérios poluidores devido à baixa qualidade do combustível que utilizam.

O que será que pode ser feito para melhorar essa situação? A física nos ensina que equilíbrio depende de um compromisso entre tendências opostas. Mesmo em uma situação instável, se o balanço entre essas tendências for mantido, a situação de equilíbrio persistirá. Talvez possamos aprender com isso. A natureza está nos dizendo algo muito simples, mas muito importante: em qualquer situação de equilíbrio instável, abusos terão consequências devastadoras.

Como nos tornamos senhores do planeta, temos de exercer essa função com a responsabilidade que um cargo de controle exige. Com o poder vem a responsabilidade. Está mais do que na hora de provarmos ao nosso planeta que somos dignos de estar aqui, que merecemos esse poder. A história da humanidade mostra que nós somos capazes das mais belas criações e dos mais horrendos crimes. Espero que o nosso planeta não seja uma de nossas vítimas. Quando queimamos a casa onde moramos, ficamos sem teto. E por onde começar? Gosto do slogan que diz "pense globalmente e aja localmente". Da próxima vez que você jogar lixo nas ruas, ou deixar o carro ligado sem necessidade, lembre-se de que os menores atos podem ter grandes consequências.

Este ensaio é dedicado à memória do grande jornalista científico e divulgador de ciência José Reis.

O quantum e a realidade

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Crise é fundamental em ciência; sem crise não há progresso, apenas estagnação. Quando investigamos como a ciência progride na prática, vemos que é aos trancos e barrancos: os cientistas não têm sempre todas as respostas na ponta da língua. O processo criativo de um cientista pode ser bem dramático, muitas vezes envolvendo a agonia da dúvida e, em alguns casos, o êxtase da descoberta. Vista sob este prisma, a ciência não está assim tão distante da arte.

Na maioria das vezes, as crises nas ciências naturais são criadas por experiências realizadas em laboratórios ou por observações astronômicas que simplesmente não se encaixam nas descrições e teorias da época: novas idéias são necessárias, idéias essas que, às vezes, podem ser revolucionárias. Em geral, revolução em ciência implica novas e inesperadas concepções da realidade, chocantes a ponto de intimidar os próprios cientistas.

Um exemplo foi a transição de um cosmo geocêntrico (a Terra no centro) para um cosmo heliocêntrico (o Sol no centro), que ocorreu durante o século 16. Outro exemplo, o que quero discutir hoje, foi a revolução quântica ocorrida no início do século 20, cujas consequências podem ser medidas de dois modos: pela explosão de tecnologias dependentes de processos quânticos, incluindo transistores, semicondutores, lasers, energia nuclear, enfim, muitos dos aparelhos que hoje nos cercam e que, de certa forma, definem a vida moderna; e pela mudança em nossa concepção do que vem a ser realidade e a sua relação com o conceito de informação.

Antes, um pouco de contexto. A revolução quântica trata da física dos átomos e das partículas subatômicas, como os elétrons e os prótons. Uma das suas consequências mais importantes foi a descoberta de que, no mundo do muito pequeno, todos os processos são descontínuos. Por exemplo, em nossa realidade, uma bola cai continuamente no chão, a Lua gira continuamente em torno da Terra, uma onda viaja continuamente no mar até quebrar na praia. Já um elétron não gira continuamente em torno de um núcleo atômico; suas órbitas são "quantizadas", separadas umas das outras como as camadas de uma cebola. O elétron só pode estar em uma dessas camadas e não entre elas, do mesmo modo que nós não podemos estar entre dois degraus de uma escada.

Quando falo em elétron, próton ou partícula o leitor imagina imediatamente algo como uma bola de bilhar, localizada no espaço. Porém, a física quântica mostra que qualquer objeto pode ser visto também como uma onda, o exato oposto de uma partícula: uma onda se espalha pelo espaço. Claro, você não vê o seu chefe ou um ônibus ondulando. Esses efeitos só são relevantes no mundo quântico. Mas lá, um elétron pode ser visto como uma bola de bilhar ou uma onda. E quem decide? O observador.

A resposta depende de como observamos o elétron, do tipo de experiência que montamos. Se a experiência forçar a colisão do elétron com outra partícula, ele se comportará como uma bola de bilhar. Se ela for de interferência, por exemplo, o elétron passando por duas fendas em uma tela, com um detector ao fundo, ele se comportará como uma onda, gerando padrões de interferência. O observador define a realidade física do elétron. Aliás, não podemos nem dizer que o elétron existe antes de o observarmos.

Portanto, no mundo quântico não podemos separar o observador do observado. E nem do conceito de informação. Afinal, qualquer medida ou observação cria informação: em que órbita atômica o elétron está em um determinado momento, como ele está girando em torno do núcleo, em que sentido ele está girando em torno de si mesmo (no sentido horário ou anti-horário) etc. Como em física quântica todas as quantidades são descontínuas, o processo físico mais simples é aquele que envolve o mínimo possível de informação, um bit, uma resposta que só pode variar entre um ou zero, sim ou não.

Voltemos ao elétron passando por duas fendas. Se taparmos uma delas, ele passará com certeza pela outra. Quando as duas estão abertas, não podemos dizer por qual das duas o elétron passa: ele passa pelas duas, como uma onda. Imagine um observador com apenas um bit de informação; se ele o usar para medir por qual fenda o elétron passa, ele não terá como dizer em que posição o elétron irá se chocar com o detector ao fundo. Ou seja, existe um indeterminismo intrínseco no mundo quântico; as coisas acontecem sem uma razão óbvia, definindo uma realidade independente da existência de observadores. Nós só podemos contar parte da história.

Tempo, vida e entropia

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

O grande astrofísico britânico Arthur Eddington uma vez proclamou: "Se a sua teoria contrariar alguma lei da física tudo bem, é possível que a lei deva ser modificada. Mas se essa lei for a segunda lei da termodinâmica, pode jogar a sua teoria no lixo". A segunda lei da termodinâmica é, talvez, a lei natural mais fascinante. Em sua versão mais simples, proposta no século 19 por um médico alemão chamado Rudolf Clausius e pelo físico inglês Lord Kelvin, ela afirma que o calor sempre flui de um corpo quente para um corpo mais frio. "Que lei mais óbvia", imagino que você esteja pensando.

É, nessa versão, ela é óbvia mesmo. Mas, por trás do óbvio, está escondido o mistério da passagem do tempo, do porquê da desordem tender sempre a crescer enquanto a ordem sempre decrescer, do porquê de nós envelhecermos e várias outras questões fundamentais sobre o mundo e nossas vidas.

Vamos por partes, começando com fatos que são familiares para todo mundo. Quando você põe um cubo de açúcar no café, o cubo dissolve. Uma vez dissolvido, você não verá os grãos de açúcar voltarem a formar o cubo. Se você abrir uma garrafa de perfume em um quarto fechado, você sentirá o cheiro agradável se espalhando pelo quarto. Isso ocorre por que as moléculas de perfume chocam-se entre si, escapando da garrafa, e, aos poucos, vão se chocando também com as moléculas de ar no quarto, e o perfume vai se difundindo. Você não verá o aroma agradável desaparecer devido ao fato de todas as moléculas espontaneamente terem resolvido voltar para a garrafa.

Mais um exemplo: você quebra um ovo e prepara uma omelete. Jamais você verá a omelete se transformar de volta em um ovo. Todos esses processos mostram que existe uma direção preferencial para a passagem do tempo. Se você visse uma omelete se transformando em um ovo, você imediatamente concluiria, por mais estranho que fosse, que o tempo estaria andando para trás.

Os exemplos acima têm um aspecto em comum: todos eles começam em um estado organizado (o cubo de açúcar, a garrafa com o perfume dentro, o ovo) e terminam num estado muito mais desorganizado (o cubo dissolvido, o perfume espalhado, a omelete). Esse aumento inevitável da desordem não é uma propriedade exclusiva de cubos de açúcar, garrafas de perfume ou ovos. Ele ocorre com todos os sistemas que não trocam energia com o exterior. (No caso do ovo, o sistema tem de incluir a panela e a colher que bate o ovo e, se você quiser, o calor do fogão e a energia que você gasta.)

A quantidade de desordem de um sistema é representada pela sua entropia: quanto mais organizado o sistema, menor é a sua entropia. O cubo e a xícara de café do exemplo acima têm entropia menor do que os grãos de açúcar espalhados por todo o volume do café. Esse crescimento da entropia é outra expressão da segunda lei da termodinâmica: em um sistema isolado (que não troca energia com o exterior), a entropia nunca decresce, podendo apenas crescer ou permanecer constante.

E, como a segunda lei também está relacionada com a direção da passagem do tempo, podemos dizer que o tempo vai para frente porque a entropia cresce. Não existe escapatória: um sistema deixado aos seus afazeres irá sempre ficar mais desorganizado (e, consequentemente, mais "velho"). O que seria de sua casa se você nunca a limpasse?

Sempre que discuto a segunda lei, as pessoas me perguntam se ela não contradiz a teoria da evolução. Afinal, segundo essa teoria, a vida na Terra começou com seres unicelulares bastante simples e, com o passar do tempo, foi ficando cada vez mais complexa, cada vez mais organizada. Nós somos seres complicados, com um grau de organização celular muito maior do que aquele de uma ameba ou de um simples vírus. Como foi possível que formas altamente organizadas se desenvolvessem em meio a esse aumento de entropia?

A resposta se encontra na formulação da segunda lei. Conforme expliquei acima, ela diz respeito a sistemas isolados, que não trocam energia e informação com o exterior. E esse não é, certamente, o caso dos seres vivos. Qualquer animal depende de um influxo constante de energia e de alimentação para viver. A vida não é possível para um ser que exista completamente isolado dos outros animais e do mundo. Ela só é possível quando existe um decréscimo local de entropia, um aumento local de ordem. Mas, quando consideramos as fontes de energia (o Sol, os alimentos), a entropia total sempre cresce. E o tempo, para o cosmo como um todo, continua sempre marchando avante, indiferente às nossas inquietações existenciais.

Estrelas estranhas

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

A natureza, como é de praxe, continua nos passando a perna. Podemos ver o desenvolvimento da ciência como uma corrida sem uma reta final, sem uma chegada. A pista se alonga continuamente, cheia de surpresas que jamais poderíamos haver previsto antes de contornar a última curva. O que, aliás, é ótimo. É importante não esquecer que a natureza é mesmo muito mais esperta do que nós. A nossa ciência é apenas uma descrição daquilo que somos capazes de enxergar, debruçando-nos sobre uma pequena janela aberta para uma realidade de enorme complexidade. Mas esse esforço todo é mais do que recompensado pelas coisas magníficas que podemos vislumbrar a partir de nossa humilde perspectiva.

Em meados de abril, dois grupos de astrônomos divulgaram suas descobertas relativas a duas estrelas muito estranhas. Essas estrelas fazem parte de uma população que já é meio excêntrica, a das estrelas de nêutrons. Talvez o leitor tenha ouvido falar em objetos chamados pulsares (mencionados até em um dos filmes da turma da Mônica, na década de 80): esses objetos têm massas comparáveis à massa do Sol, mas raios de apenas dez quilômetros, em média. Ou seja, um sol espremido no volume de uma montanha, o que resulta em uma densidade absolutamente enorme: uma colher de chá da matéria que compõe uma estrela de nêutrons pesaria em torno de um bilhão de toneladas aqui na Terra.

Os pulsares são estrelas de nêutrons jovens, girando a velocidades incríveis. Os mais rápidos completam mil voltas em torno de seu eixo em apenas um segundo. Ao "envelhecer", o pulsar vai diminuindo a sua taxa de rotação, até tornar-se quase estático.

Imagine um objeto não muito maior do que o monte Everest, com uma massa de 1 bilhão de toneladas e girando mil vezes por segundo. Realmente, é difícil acreditar que algo assim possa existir. Mas disso não temos dúvida, pois várias observações astronômicas são explicadas por objetos com essas propriedades. Mais uma dessas curvas inesperadas que a natureza nos impõe, mas que aceitamos de bom grado. Devo acrescentar que as estrelas de nêutrons foram propostas teoricamente três décadas antes de sua descoberta, o que prova que a nossa imaginação não é nada má.

O nome estrela de nêutrons vem do fato de esses objetos serem compostos principalmente por nêutrons, as partículas companheiras dos prótons no núcleo do átomo. De certa forma, estrelas de nêutrons são núcleos atômicos gigantes, os restos mortais de estrelas bem maiores do que o Sol que esgotaram o seu combustível nuclear e sucumbiram à própria implosão gravitacional, até encontrar uma nova estabilidade como uma densa bola de nêutrons. Estrelas ainda mais maciças não conseguem encontrar uma estabilidade na forma de estrelas de nêutrons e acabam a sua existência como buracos negros.

As duas descobertas recentes indicam que ainda temos muito o que aprender sobre esses objetos. Em uma delas, imagens do objeto RXJ1856.5-3754 (um nome nada romântico, diga-se de passagem) obtidas pelo telescópio de raios X (isto é, capaz de analisar a radiação emitida por um objeto astronômico na faixa do espectro dos raios X) Chandra mostram que ele tem um raio aproximado de cinco quilômetros, ou seja, metade daquele típico das estrelas de nêutrons. Isso tornaria a sua densidade ainda maior do que a discutida acima, o que não é aceitável dentro dos modelos comuns.

Os astrofísicos propõem que esse objeto não seja uma estrela de nêutrons, mas uma estrela composta por quarks, as partículas fundamentais que compõem os nêutrons e os prótons. O interessante é que, na Terra, é impossível obter quarks livres: eles sempre aparecem dentro de prótons e nêutrons.

A outra estrela estranha é conhecida como 3C58. O que ela tem de peculiar é a sua temperatura. O objeto 3C58 surgiu dos restos de uma estrela que explodiu em 1181 e, segundo os modelos atuais que explicam como estrelas de nêutrons se resfriam após a sua formação, deveria ser bem mais quente do que o medido. Uma explicação proposta é que o interior da estrela seja composto por partículas exóticas chamadas píons e káons, que, até o presente, só haviam sido observadas em colisões altamente energéticas feitas em aceleradores de partículas.
Ainda não sabemos se essas duas estrelas são mesmo compostas por quarks e outras partículas exóticas. Explicações menos excêntricas podem, no final, ser as corretas. Até termos as provas, eu prefiro apostar na criatividade da natureza e na sua capacidade de estar sempre a nos surpreender.

Inteligência, evolução e vida extraterrestre

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Reflexões sobre o nada

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

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

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

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

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

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

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

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

Ameaças celestes

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Catedrais e linhas de montagem

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

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

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

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

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

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

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

Universos em ebulição

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

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

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

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

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

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

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

Matéria confronta antimatéria

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

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

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

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

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

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

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

Horror à ciência

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

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

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

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

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

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

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

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

Vida, extinção e evolução

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

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

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

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

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

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

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

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