Entidades não-biológicas

Máquinas não são inteligentes, apenas respondem a comandos

Na semana passada fui ao cinema com meus filhos assistir ao novo filme dirigido por Michael Bay, "Transformers". Como o leitor deve estar sabendo, o filme trata de robôs agigantados que podem se transformar em máquinas diversas, como automóveis, rádios ou aviões.

Não sei se é o primeiro, mas o filme inverte uma tendência de mercado que existia em Hollywood: antes, fazia-se o filme e depois vinham os brinquedos, como, por exemplo, em "Guerra nas Estrelas" ou em "Procurando Nemo". Agora, são os brinquedos que inspiram o filme. O problema ou melhor, o desafio, é que, com essa inversão, faz-se necessário criar uma história com princípio, meio e fim. Resultado: uma bobagem tão imensa quanto divertida.

Os "Autobots", nome geral para essas entidades não-biológicas capazes de mudar de forma num piscar de olhos, vêm de um planeta distante, produtos de um Cubo misterioso, uma máquina de origem inexplicada que tem o poder de transformar um objeto qualquer num robô inteligente. Ninguém sabe qual a missão do Cubo, ou se existe alguma. Porém, nesse planeta, o Cubo andou pintando o sete, criando autobots a torto e a direito.

Inevitavelmente, após muitos anos de paz e convivência construtiva, os autobots se dividem em duas facções, obviamente uma boa e uma má, e a guerra começa (bocejos...). A facção má quer controlar o Cubo e construir um exército imbatível para... conquistar a galáxia. Bem, o conflito destrói o planeta dos autobots e vaza pela galáxia afora até chegar à Terra, onde o líder dos autobots ruins encontra-se congelado há décadas. Onde? Num compartimento secreto de uma divisão secreta do serviço secreto norte-americano.

A salvação do filme é o ator John Torturro, líder dessa divisão. Daí em diante, é aquela coisa que conhecemos: explosões, perseguições de carro, o rapaz meio bobo, mas heróico, e a moça impossivelmente bela que se enamoram -aliás, nunca se viu tanto cientista lindo num único filme, uma inspiração aos jovens que acham que ciência é coisa para nerds.

Como reagir a um filme desses? Foi uma produção de US$ 130 milhões e sucesso total de audiência, nos EUA e no resto do mundo. Esse é daqueles filmes que só faz sentido com pipoca e refrigerante, o que se chama nos EUA de "summer blockbuster", diversão pela diversão, pirotecnicamente sensacional, cheio de efeitos especiais e um som tão alto que você sai do cinema meio surdo, como se tivesse assistido a um show de rock.

Procurei refletir sobre a ciência do filme, ao menos para ver se podia extrair algo de interessante. Será que máquinas como essas, inteligentes e capazes de mudar de forma, são viáveis? Será que entidades não-biológicas são viáveis? Se são, é coisa para um futuro longínquo. Claro, existem já máquinas que parecem inteligentes, de um termostato de ar condicionado (que "sabe" quando ligar e desligar o motor) aos computadores capazes de vencer grandes mestres do xadrez. Mas essas máquinas não são inteligentes, apenas respondem a comandos elétricos ou controlados por programas. Recentemente, cientistas conseguiram "solucionar" o jogo de damas; usando computadores, obtiveram todas as permutações possíveis para provar a inviabilidade de uma vitória certa. A inteligência aqui é dos programadores e não da máquina.

Mas como, há 50 anos, mesmo os computadores eram praticamente inexistentes, é melhor não tentar adivinhar qual será o futuro da tecnologia. No meio tempo, numa tarde de domingo, não há nada de errado em virar criança outra vez e ver o Bem e o Mal se atracarem nas telas.

Vida artificial

Temos desafios morais e éticos que há 20 anos seriam ficção

Uma das questões científicas que mais assusta e cativa o público é a manipulação artificial dos seres vivos pelo homem. Começando com a origem da vida, ainda inexplicada, passando pela engenharia genética de animais e terminando com a possibilidade de prolongar a vida -quem sabe até indefinidamente- , é impossível não se deixar levar pelas emoções despertadas pela pesquisa nessas áreas.

Toda semana, lemos sobre novas descobertas sensacionais em um desses campos, e nos deparamos com desafios morais e éticos que, vinte anos atrás, eram mais coisa de ficção científica do que de ciência concreta. Os temores e maravilhamento vêm precisamente dessa transposição da ficção ao real. Uma coisa é ler um livro sobre a criação de novas formas de vida. Outra é saber que isso está ocorrendo em laboratórios pelo mundo afora. Recentemente, cientistas conseguiram implantar o código genético inteiro de uma bactéria em outra de uma espécie próxima. O mais fabuloso disso foi aquilo que ocorreu após o transplante. O micróbio que recebeu o implante passou a exibir todas as propriedades e traços do doador, efetivamente transformando-se nele; nas colônias resultantes, não havia traço da identidade da bactéria original.

Os detalhes do processo são extremamente complexos. Vale mencionar que a margem de sucesso é ainda pequena: apenas uma bactéria em 150 mil aceitaram o novo DNA. Ademais, como as moléculas de DNA são extremamente longas, sua manipulação é delicada, especialmente se elas têm mais de 50 mil unidades genéticas. No entanto, é óbvio que foi aberta uma nova porta na manipulação artificial dos seres vivos. As possibilidades são imensas.

Um dos próximos passos é testar se é possível transplantar material genético preparado artificialmente e não extraído de outro ser vivo. Hoje, cientistas já podem construir cadeias de DNA sintético com mais de 100 mil unidades genéticas, adicionando pedaços a pedaços como num jogo de Lego, um brinquedo de montar. Os objetivos são variados, desde a criação de combustíveis orgânicos até a cura de doenças. Pode-se imaginar cenários onde seres vivos seriam projetados para cumprir as mais variadas tarefas, ou simplesmente para satisfazer os caprichos de clientes suficientemente ricos para criar seus híbridos de cachorro e gato, ou de bem-te-vi e iguana. Diante de toda uma nova tecnologia, é difícil imaginar que a criação de seres artificias não terá também seu lado comercial.

Quanto à criação da vida no laboratório, ainda estamos longe. São várias etapas, e as transições entre elas não são claras. Apenas, talvez, a primeira delas seja compreendida, a passagem de matéria inorgânica, os compostos que existiam na Terra antes da vida -amônia, metano, gás carbônico e água- para aminoácidos, os componentes das proteínas, parte essencial da química dos seres vivos. Mas a organização de aminoácidos em moléculas complexas, capazes de se reproduzir e, delas, às primeiras células, ainda permanece obscura. Mesmo assim, esse é um desafio que, acredito, será resolvido durante as próximas décadas. Ao menos muito se aprenderá sobre o assunto.

A última das questões, a da mortalidade, também é, hoje, amena à pesquisa científica. Se entendermos como as células envelhecem, poderemos talvez desacelerar esse processo, prolongando assim a vida. De certa forma, os avanços da medicina nos últimos cem anos já fazem isso. Basta comparar a idade média de um adulto em 1850 com a de um adulto hoje. A nossa relação com a vida mudou muito. E ainda mudará muito mais.

Ateu Liberal

"Do ponto de vista da ciência, a posição de ateu radical não faz sentido. Para se afirmar que Deus não existe, é necessário supor que detemos a totalidade do conhecimento, algo que é inatingível pelo fato de a ciência ser uma criação humana e limitada. No máximo, podemos afirmar que a existência de um Deus judaico-cristão é contrária ao que conhecemos do mundo, não podemos afirmar que a informação atual da ausência de uma divindade é definitiva pois não temos informação sobre tudo. A única posição consistente com a ciência é o agnosticismo ou, no máximo, um ateísmo liberal, pronto a aceitar evidência em contrário, caso ela ocorra". (Folha de São Paulo 23/07/2007)

Celebrando a ciência

Há dez anos, o Universo era profundamente diferente

E ste é um período especial para mim. Com a edição de hoje, são mais de 500 colunas, 503 para ser preciso. Parece que foi ontem, mas são já quase dez anos que desfruto deste privilegiado espaço para compartilhar com vocês as inúmeras facetas da ciência, desde suas raízes filosóficas até as últimas descobertas sobre o Universo e a vida.

Muitas vezes, quando me perguntam se a coluna ainda existe e respondo que sim, escuto comentários do tipo "Mas quanto assunto, hein?" Pois é. Uma das lições mais fundamentais que aprendemos ao fazer ciência é que a pesquisa é um processo contínuo e que o conhecimento jamais deixa de crescer e de se renovar. Nossa visão de mundo, o que entendemos sobre a natureza do tempo e do espaço e sobre nós mesmos, está sempre em transformação. Para ilustrar isso nem é preciso voltar ao século 16, antes de Copérnico, quando todo mundo acreditava, incluindo os astrônomos e filósofos, que a Terra era o centro do Universo e que os planetas, a Lua, o Sol e as estrelas giravam eternamente a nossa volta. Não, basta voltar à minha primeira coluna, de 28 de setembro de 1997, "A Reconstrução da História Cósmica", para vermos como as coisas mudaram em apenas dez anos. O Universo em que vivemos hoje, ou ao menos nossa concepção dele, é profundamente diferente do de 1997.

Hoje, sabemos que o Universo tem uma "idade" -o período passado desde o evento que deu origem a espaço e tempo, chamado Big Bang- de 14 bilhões de anos e que sua geometria é plana, ao menos dentro da região que podemos observar (o nosso horizonte cósmico). Sabemos, também, que sua composição material é extremamente estranha: a matéria comum, feita de elétrons e prótons como nós, compõe apenas 5% da matéria (e energia) que preenche o cosmo. E os outros 95%? A resposta vem de uma descoberta absolutamente surpreendente que ocorreu em 1998, que o Universo não só está em expansão (disso sabíamos em 1997), mas em expansão acelerada.

A receita cósmica, o balanço de matéria e energia que determina como o Universo cresce, dita que, dos 95%, em torno de 70% são devido a essa força antigravitacional, chamada de energia escura. Os outros 25% são devidos à igualmente misteriosa matéria escura, que tem massa (da mesma maneira que elétrons e prótons) e, portanto, exerce atração gravitacional sobre a matéria comum, mas, ao contrário dela, não tem qualquer outra interação, seja ela elétrica, magnética ou subatômica. Se nos últimos dez anos aprendemos muito, descobrimos também o quanto ainda precisamos aprender. A ciência ensina humildade.

Planetas foram encontrados girando em torno de estrelas distantes, confirmando a suspeita de que o nosso sistema solar não é a exceção mas a regra. Se existem, então, planetas girando em torno de inúmeras estrelas, e tudo indica que planetas girem em torno da maioria delas, qual a probabilidade de existir vida extraterrestre? A astrobiologia, a ciência que estuda a origem da vida na Terra e a possibilidade de vida extraterrestre, tomou força na última década, e promete descobertas sensacionais. Várias missões estão programadas para os próximos anos, com o objetivo de identificar "outras Terras", planetas que tenham propriedades semelhantes às do nosso, como água líquida e oxigênio na atmosfera.

Enquanto isso, aqui na Terra, a engenharia genética e a nanotecnologia redefinem a passos rápidos nossa concepção do que seja a vida e de como podemos criar laços cada vez maiores entre nós e as máquinas. Alguns falam até de imortalidade... Acho que não vai faltar assunto para mais 500 colunas.

Entre a razão e o pragmatismo

A representação de um círculo é inevitavelmente imperfeita

E m uma coluna no mês passado, abordei as idéias de Empédocles, um dos grandes filósofos pré-Socráticos, o grupo de pensadores que plantou as sementes da grande tradição intelectual do Ocidente. Hoje, gostaria de continuar essa exploração dos fundamentos do pensamento científico, tratando de dois dos maiores filósofos de todos os tempos, Platão e Aristóteles.

Platão, provavelmente pupilo de Sócrates, viveu entre 427 a.C e 347 a.C. Em 380 a.C., fundou a famosa Academia de Atenas, que pode ser considerada a primeira instituição de ensino superior da história. Para Platão, influenciado pelo pensador pré-Socrático Parmênides, a realidade, quando apropriada apenas através dos sentidos, era ilusória. Sua verdadeira essência encontra-se no mundo das idéias, povoado pelas formas.

Essas formas eram representações eternas das estruturas que dão fundamento ao verdadeiro conhecimento. Por exemplo, um círculo é apenas perfeito enquanto idéia. Sua representação num papel, portanto, será necessariamente imperfeita. Para Platão, o Demiurgo, a inteligência criadora do cosmo, usou as formas como arcabouço da realidade. Sua filosofia era, portanto, necessariamente abstrata. Ao propor aos seus pupilos que estudassem os céus, Platão lançou um desafio: que todos os movimentos dos astros celestes, criados pelo Demiurgo, fossem explicados em termos de círculos e suas inter-relações. Esse desafio inspirou a astronomia por dois milênios. A filosofia de Platão reverenciava a geometria e a razão acima da percepção sensorial das coisas. Seu pupilo mais famoso, Aristóteles, discordava.

Considerado por muitos o filósofo mais influente da história, ele era um pragmático, que acreditava no poder da lógica e do bom senso para construir uma explicação da realidade conforme captada pelos sentidos. Como resposta às abstrações ensinadas na Academia, Aristóteles fundou, em 335 a.C., o Liceu. Enquanto a Academia era dedicada à Atena, deusa da sabedoria, o Liceu era dedicado a Apolo, deus das curas e da luz, da música e da verdade.

Para Aristóteles, a realidade era dividida em duas partes. Seu cosmo era como uma cebola, com a Terra fixa no centro, e a Lua, o Sol, os planetas e as estrelas girando à sua volta em movimentos circulares, carregados por esferas cristalinas concêntricas. Da Lua para baixo, as coisas eram compostas pelos quatro elementos -terra, água, ar e fogo- em combinações que podiam mudar. Da Lua para cima, tudo era composto de éter, uma substância eterna e imutável.

A explicação de Aristóteles para a gravidade ilustra bem sua filosofia pragmática: as coisas caem pois querem voltar ao seu lugar de origem. Uma pedra, se largada de uma certa altura, cai verticalmente. Já o fogo sobe, pois quer ocupar as partes superiores da atmosfera. Para Aristóteles, os movimentos dos corpos celestes eram impostos no cosmo de fora para dentro: a esfera mais externa era a morada da sua versão de Demiurgo, o "Que Move Sem Ser Movido", responsável pelo movimento inicial que propagava-se através do cosmo como as engrenagens de um relógio. Com isso, Aristóteles oferecia uma solução pragmática para o problema da Primeira Causa: como surgiu o mundo e seus movimentos.

A noção de uma divindade imortal externa ao universo seria apropriada pela Igreja. Na Idade Média, a aliança entre Aristóteles e a teologia cristã criou uma visão de mundo onde o homem era o centro do cosmo e senhor da Natureza -visão que, infelizmente, persiste até hoje. Está mais do que na hora de nos livrarmos dela.

O bit e o buraco negro

Será que tudo que cai nele desaparece para sempre?

Existe uma estranha controvérsia na física teórica, o chamado paradoxo da informação. É tudo culpa dos buracos negros, sem dúvida os objetos mais peculiares que existem. Einstein não era um fã deles, mesmo que sejam conseqüência direta da sua teoria gravitacional, a teoria da relatividade geral. É que os buracos negros abusam das leis da física, forçando-as a passar dos seus limites.

Antes de falarmos do paradoxo da informação, convém lembrar o que são buracos negros. Toda estrela tem um ciclo de vida: ela nasce, evolui e morre. Essa trajetória depende essencialmente da massa da estrela. Quanto mais massa, menos ela vive e mais dramática sua morte. Alguns dos eventos mais energéticos que existem no Universo, explosões de supernova, talvez até dando origem às explosões de raios gama, são os estertores de estrelas com massas dez ou mais vezes maiores do que a do Sol. Pois bem, segundo a teoria da relatividade de Einstein, a massa encurva o espaço: quanto mais massa, maior a curvatura do espaço à sua volta. O leitor pode imaginar o que ocorre se levarmos essa idéia ao extremo. Se a concentração de massa for muito grande, a curvatura será também enorme. E quanto maior a curvatura, mais difícil é escapar de suas garras, como numa ladeira com inclinação variável. O buraco negro nasce quando a curvatura é tal que nada escapa de seu interior, nem mesmo a luz.

O tamanho de um buraco negro é dado pelo seu "horizonte", a distância que delimita sua influência irreversível. Se alguém ou algo atravessar o horizonte de um buraco negro, jamais escapará de dentro dele. O problema é que ninguém sabe exatamente o que ocorre dentro de um buraco negro.

Será que tudo que cai num buraco negro desaparece para sempre? Será que os buracos negros duram para sempre? E se não durarem? Será que as coisas que caíram neles reaparecem misteriosamente?

Bem, as coisas que caírem num buraco negro serão certamente desmanteladas, trituradas pelas incríveis forças gravitacionais que residem nele.

Porém, as partículas mais elementares da matéria, as que não podem ser destruídas pois não existe nada menor do que elas, devem resistir à essa trituração toda.

Stephen Hawking, há vários anos, propôs que os buracos negros não são eternos. Usando as leis da mecânica quântica, a que descreve a física dos átomos e partículas, ele mostrou que buracos negros perdem sua massa bem devagarinho, como se estivessem evaporando. Ora, se buracos negros evaporam, o que ocorre com toda a massa que engoliram enquanto existiram, inclusive a matéria da estrela que deu-lhes origem? Esse é o paradoxo da informação.

Uma das possibilidades é que a informação que desaparece é "devolvida", bem aos poucos, durante a evaporação do buraco negro. Outra possibilidade, bem mais exótica e improvável, é que buracos negros são passagens para outros pontos do universo, como se fossem as entradas de túneis.

Nesse caso, a informação simplesmente sairia em outro ponto do espaço. Ainda outra possibilidade é que, ao evaporarem, buracos negros passam por várias etapas, sendo que as últimas ocorrem em mais de quatro dimensões. A informação que entrou sai na forma de vibrações de geometrias com dimensões extra.

Recentemente, Tanmay Vachaspati, um físico indiano trabalhando nos EUA e seus colaboradores sugeriram que o problema da informação não existe porque buracos negros não existem! Claro, não sabemos ainda como resolver o paradoxo. Mas é óbvio que muita informação a respeito está sendo gerada.

Estranhezas quânticas

No início do século 20, a física mudou de cara, e o mundo passou a conviver com conceitos complexos como o do átomo. cem anos depois, ainda estamos aprendendo a lidar com eles

Marcelo Gleiser

As três primeiras décadas do século 20 foram intensamente dramáticas para os físicos. Uma nova visão de mundo foi essencialmente forçada garganta abaixo, causando muito rancor e confusão. Até então, físicos descreviam a realidade por meio dos conceitos da mecânica newtoniana, a chamada "física clássica". Segundo ela, o resultado de nossas medidas são independentes do observador. Acontecimentos seguem uma relação simples de causa e efeito: se chuto a bola, ela se move. Se não chuto, fica parada. Todo mundo vê a mesma coisa acontecer. Os movimentos são contínuos: quando a bola anda, traça uma linha no espaço, sua trajetória. As leis de movimento de Newton são perfeitamente adequadas para descrever esse movimento. O sucesso parecia total. Alguns físicos chegaram até a declarar que a física estava essencialmente completa.

Foi então que os problemas começaram a surgir. Uma série de experiências realizadas em laboratório geravam efeitos inexplicáveis pela física clássica. A crise era inevitável.

O culpado era o átomo, começando pelo mais simples, o de hidrogênio, com um próton no núcleo e um elétron girando à sua volta. Em 1911, Ernest Rutherford propôs que a maior parte da massa de um átomo está concentrada em seu núcleo minúsculo. As proporções eram mesmo bizarras: se você ampliar um núcleo 100 trilhões de vezes, ele fica do tamanho de uma azeitona. Agora, ponha essa azeitona no centro do gramado do Maracanã. Os elétrons estarão girando além das arquibancadas!

Segundo a física clássica, o átomo deveria ser altamente instável: os elétrons deveriam espiralar e cair sobre o núcleo. Átomos não deveriam existir. O que fazer? Foi necessário postular uma nova física, obedecendo a leis e ditando comportamentos completamente diferentes dos da física newtoniana, a física do nosso dia-a-dia. Com o passar dos anos, ficou claro que o mundo do muito pequeno não tem nada a ver com o que percebemos com os nossos sentidos. Por exemplo, o átomo não é um mini Sistema Solar, e elétrons e prótons não são bolinhas de bilhar. Na verdade, não sabemos o que são elétrons e prótons. Sabemos apenas fazer medidas e interpretar os resultados de experimentos em termos de entidades chamadas elétrons e prótons.

O conceito de trajetória, como a da bola já citada, teve de ser abandonado. Quando fazemos a medida que detecta o elétron (por meio, por exemplo, de sua carga elétrica), ele "aparece" em um determinado local. Antes de fazermos a medida, não sabemos onde está. A matemática da mecânica quântica, como ficou chamada a nova física do muito pequeno, nos permite calcular a probabilidade de encontrarmos o elétron numa determinada posição. A certeza que existia com a física clássica deixa de existir.

Ficou claro que o ato de medir interfere com o que está sendo medido. Essa "interação" entre o observador e o objeto dá vazão a inúmeras especulações - na maioria absurdas - sobre a relação entre o observador e a realidade física, exploradas com afinco e oportunismo por vários autores new age. Não há dúvida de que o mundo quântico é estranho. Mas essa estranheza é limitada a efeitos que ocorrem em dimensões minúsculas e que envolvem energias desprezíveis para processos macroscópicos complexos envolvendo humanos ou suas mentes. A passagem do quântico ao clássico, do átomo ao microscópio, literalmente destrói a possibilidade de que efeitos quânticos possam interferir no mundo clássico, o mundo onde vivemos e pensamos.

Sem dúvida, podemos melhorar nossas vidas se pensarmos positivamente sobre elas e trabalharmos com dedicação para atingir nossos objetivos e realizar nossos sonhos. Mas esse sucesso não será devido aos elétrons e aos quanta, mas ao nosso esforço pessoal de construir uma vida melhor para nós e para os que amamos.

A emoção do não-saber

Nossa ciência, pela realidade que percebemos, é incompleta

O objetivo da física é interpretar o mundo à nossa volta. Essa afirmativa parece simples mas, quando analisada em detalhe, vê-se logo que existem várias qualificações a serem feitas.
Para começar, que mundo é esse "à nossa volta"? Essa questão está relacionada com nossa definição de realidade. Como estabelecer o que é real? Certamente, antes de querer interpretar a realidade, temos de saber o que estamos interpretando.

Uma pedra, quando largada de uma certa altura, cai em direção ao chão. Esse é um fenômeno claro, dado que podemos ver a pedra caindo e, assim, medir seu tempo de queda, como este varia com a altura inicial da pedra, com sua velocidade inicial etc. Mas nem todos os fenômenos que ocorrem são assim tão simples.

Micróbios também estão caindo, mesmo que não possamos vê-los. O ponto aqui é que a definição de realidade, do que a física "mede", depende do que podemos ver. E o que podemos ver, por sua vez, depende dos instrumentos que usamos para ampliar nossa percepção da realidade. A conseqüência desse raciocínio é simples: jamais poderemos ter uma descrição completa da realidade, pelo simples fato que jamais poderemos "vê-la" por inteiro. Estamos condenados a uma visão míope do real.

Conseqüentemente, nossa ciência, enquanto descrição da realidade que podemos perceber, é necessariamente incompleta. Isso pode ser um choque para aqueles que acham que a ciência é dona da verdade absoluta ou que os cientistas sabem tudo. Grande ilusão. Sabemos aquilo que podemos averiguar sobre o mundo. O mundo, ou melhor, o Universo, seja ele macro ou micro, é bem mais amplo do que o que podemos medir.

Mas é justamente essa limitação que torna a pesquisa em ciência emocionante. Sabemos que um pouco além reside o desconhecido. E que esse além estará sempre lá. Estamos sempre descobrindo algo de novo, muitas vezes inesperado, sobre o mundo. Ou, se nada de novo aparece, estamos sempre aprimorando as teorias e modelos que já tínhamos, baseados em medidas melhores e mais precisas. Existe uma sinergia entre o que podemos observar e a nossa descrição da natureza.

Quanto mais poderosos nossos instrumentos, mais longe enxergamos: seja na direção de galáxias a bilhões de anos-luz de distância, seja na direção do muito pequeno, muito além do núcleo atômico. Acabo de visitar a maior máquina do mundo, o acelerador de partículas chamado LHC, do inglês "Large Hadron Collider" (Grande Colisor de Hádrons). Hádron é o nome genérico dado a partículas que interagem entre si por meio da força nuclear forte, a mesma que mantêm o núcleo atômico coeso, apesar da repulsão elétrica dos prótons. Uma colaboração de mais de 35 países, inclusive o Brasil, o LHC consiste num túnel circular de 27 km enterrado a 100 m de profundidade, perto de Genebra, na Suíça. Ele será inaugurado no ano que vem.

Sua função é acelerar prótons em direções opostas e colidi-los a velocidades próximas à da luz. Com isso, sua energia é transformada em matéria (da fórmula E=mc2), e novas partículas são forjadas. O LHC é uma espécie de microscópio gigante, o maior já construído, que permitirá uma visão totalmente nova do mundo do muito pequeno. É seguro afirmar que muitas surpresas vão ocorrer.

Conversei com o físico teórico John Ellis, que deverá visitar o Rio em agosto, sobre o experimento. "E se suas teorias estiverem erradas?" perguntei. "Ah, acho difícil", disse ele. "Mas seria fantástico! Imagine só o quanto aprenderíamos sobre o Universo."

As dimensões do espaço

Como saber se a nossa percepção da realidade não é enganosa?

Quantas dimensões espaciais existem? "Fácil", diria o leitor, "são três: comprimento, largura e altura. Ou, se você preferir, norte-sul, leste-oeste e a vertical". Sem dúvida, são essas as dimensões que percebemos no nosso dia-a-dia, as dimensões em que nos locomovemos. Mas será que é só isso? E se existirem dimensões que são invisíveis aos nossos olhos, ou mesmo microscópicas, por serem muito pequenas? Como se certificar de que nossa percepção da realidade não é enganosa?
Dou um exemplo. Imagine uma mangueira num jardim. De perto, a mangueira é um cilindro bem longo, tendo duas dimensões: seu comprimento e sua circunferência. Uma formiga pode tanto andar ao longo da mangueira quanto dar voltas ao seu redor. Mas, de longe, a mangueira vai se parecendo cada vez mais com uma linha e menos com um tubo.

Perdemos a percepção de que ela tem também uma largura. Bem de longe, a mangueira é indistinguível de um objeto com uma dimensão apenas, seu comprimento. Nem sempre nossa percepção da dimensionalidade do espaço corresponde à realidade. Tudo depende de perspectiva e da precisão dos nossos instrumentos de medida.

Como dizia o filósofo francês do final do século 17 Bernard Le Bovier de Fontenelle, queremos sempre saber mais do que enxergamos. A filosofia (leia-se busca pelo conhecimento) é conseqüência da combinação da nossa curiosidade com nossa miopia. Voltando às dimensões do espaço, talvez sejamos apenas míopes. Em matemática, pensar sobre dimensões extras é relativamente simples. Basta adicioná-las às equações descrevendo às propriedades do espaço. Essa é uma das maravilhas da matemática, nos fornecer meios de especular sobre realidades imaginárias, cuja estrutura depende apenas de consistência lógica, sem qualquer compromisso com a realidade. Mas em física a coisa é diferente.

As ciências físicas têm como missão descrever a realidade natural, além das aparências ou das especulações. Podemos especular sobre quantas dimensões espaciais existem, mas a realidade é uma só. A física busca por uma descrição da realidade cada vez mais completa.

A idéia de que existem dimensões extras surgiu em 1919. O físico-matemático alemão Theodor Kaluza sugeriu que duas forças fundamentais da natureza, a gravidade e o eletromagnetismo, são, na verdade, uma só quando vistas em um espaço de quatro dimensões espaciais. Ou seja, ilhados na nossa percepção da realidade, limitada à três dimensões, deixamos de vislumbrar a unidade fundamental que existe na natureza. Essa idéia tem um apelo que vai além do científico.

Hoje, físicos continuam a formular teorias de unificação das forças em espaços com mais de três dimensões. Desde a época de Kaluza, foram descobertas mais duas forças fundamentais, as forças nucleares forte e fraca, que atuam no interior do núcleo atômico. Para acolher essas duas novas forças, segundo as teorias atuais, são necessárias nove dimensões espaciais, seis a mais do que as que percebemos. Onde estão elas?

Se existem, são muito pequenas para serem percebidas, mesmo com nossos microscópios mais poderosos. Existe a possibilidade, remota, de que seus efeitos sejam medidos em uma máquina gigantesca prestes a entrar em funcionamento na Suíça, um acelerador de partículas conhecido como LHC, que já mencionamos em outras colunas. Caso não sejam, provavelmente serão décadas até que possamos testar essa idéia. No meio tempo, é bom lembrar de que o que vemos é apenas a pequena parte da realidade.

O filósofo do amor

Como o grego Empédocles via a força que torna a matéria coesa

C omo em dois dias estaremos celebrando o dia dos namorados (ou vocês estarão, pois aqui nos EUA a data é comemorada em 24 de fevereiro), achei oportuno refletir um pouco sobre como o amor está entrelaçado com as raízes da física. Nada parece mais absurdo, não é? Amor e física juntos. Mas um dos grandes filósofos da Antiguidade, o grego Empédocles, pensava assim.

Estamos falando de um passado remoto, em torno de 450 a.C., quando a física, ou mesmo o conceito de ciência como ela é entendida hoje, não existia. Tudo havia começado 150 anos antes, quando Tales de Mileto, considerado o primeiro filósofo grego, fez a pergunta que inaugurou a tradição intelectual que iria gerar, 2.000 anos mais tarde, o pensamento científico moderno: "De que tudo é feito? Qual é a composição material das coisas?"

Tales e seus discípulos da chamada escola milesiana (mais um grupo de filósofos do que uma escola filosófica propriamente dita) deram respostas que demonstravam sua crença de que a n atureza é uma entidade viva, dinâmica, sempre em transformação. Tales afirmou que tudo é água, enquanto Anaxímenes disse que tudo é ar. Outro dos milesianos, o enigmático Heráclito, favorecia o fogo, devido à sua capacidade de transformar a matéria. Cada um tinha a sua resposta para a essência material do cosmo. A

coisa complicou quando Parmênides, o fundador de outra linha filosófica muito influente, dizia o oposto: se você quer entender a essência das coisas, não olhe para o que muda, mas para o que é imutável, eterno. Segundo ele, o que muda pode nos enganar. E agora? A essência da realidade é transformação ou o que é imutável?

É aqui que entra Empédocles. Seu objetivo era tentar resolver esse aparente impasse filosófico entre o que chamamos de filosofia do ser e do devir. Empédocles sugeriu -e parece que foi o primeiro a dizer isso- que a matéria tem quatro "raízes" (a palavra "elementos" surgiu mais tarde, mas vamos usá-la daqui por diante): terra, água, ar e fogo, portanto juntando três dos elementos sugeridos individualmente pelos milesianos.

Ele postulou que esses quatro elementos são irredutíveis ou "fundamentais", ou seja, que eles não são compostos por outros elementos. Eles seriam a essência da matéria, eterna e imutável. Para conciliar as duas linhas de pensamento, Empédocles sugeriu que os quatro elementos poderiam se combinar ou separar-se de acordo com a ação de duas tendências: o amor, que une, e a discórdia, que separa. Com isso, foi o primeiro a sugerir uma interação entre formas de matéria que pode ser tanto atrativa quanto repulsiva.

Através da ação dessas duas interações, os quatro elementos criam as transformações que produzem o caráter dinâmico da natureza, ora criando formas e padrões simples ou complexos por meio do amor, ora destruindo-os por meio da discórdia. Não é nada surpreendente que Empédocles tenha usado o amor para representar a união da matéria. Afinal, é o que vemos acontecer à nossa volta e nas nossas vidas.

O que é surpreendente é que tenhamos esquecido essa construção poética da realidade, quando nos referimos apenas a forças de atração e de repulsão entre as partículas de matéria. Mesmo que não possa ser chamado de ciência, o pensamento de Empédocles capturou a essência do que anima a natureza: a atração e a repulsão da matéria, desde suas formas mais simples e primitivas até as mais complexas, dos elétrons aos homens.

Conversa sobre ETs

Nós, humanos, somos os gênios ou os idiotas do Universo?

Na semana passada, escrevi sobre o romance "Contato", de Carl Sagan, que explora a possibilidade de um primeiro contato com uma civilização extraterrestre muito mais avançada do que a nossa. Desde então, venho refletindo sobre a questão da nossa inteligência dentro de uma perspectiva mais cósmica e menos antropocêntrica.

Em geral, quando falamos de inteligência, nos comparamos a algum "gênio" ou "idiota" que conhecemos, ou a algum animal. Apesar de ser raro pensarmos sobre inteligência de forma mais abrangente, a reflexão sobre a possibilidade de vida extraterrestre inevitavelmente leva a isso. Afinal, somos gênios ou idiotas? Imagine que, na semana que vem, cientistas anunciem que foi descoberta vida em Marte. Nada de homenzinhos verdes, apenas organismos unicelulares feito nossos paramécios e amebas.

Qual seria o impacto de uma notícia dessas? Não sei se o leitor se lembra do pronunciamento de agosto de 1997, feito pelo então presidente norte-americano Bill Clinton, sobre a possível descoberta de vida em Marte. No caso, a vida estaria num meteorito que viajou de lá até aqui e que foi encontrado enterrado sob o gelo da Antártica. Após muito debate, ficou concluído que o meteorito fora contaminado por vida terrestre (embora alguns ainda achem que era mesmo vida marciana). Mas vamos supor que a descoberta tivesse sido confirmada: existe vida primitiva em Marte. E daí? Muita coisa.

A descoberta implicaria que a vida é possível em outro planeta. O fato de a vida existir num planeta próximo da Terra onde as condições são extremamente hostis confirmaria que ela é incrivelmente resistente e criativa. Conseqüentemente, se a vida existe num planeta frio e seco, com atmosfera de baixa densidade e sem oxigênio (ele compõe apenas 0,13% da atmosfera, dominada por gás carbônico), ela deve existir em muitos outros planetas. Talvez haja bilhões deles apenas na nossa galáxia.

Supondo, bastante razoavelmente, que os preceitos da teoria da evolução são aplicáveis a todas as formas de vida, a possibilidade de bilhões de planetas terem algum tipo de vida tem conseqüências profundas. Obviamente, mesmo se formas de vida multicelular forem muito mais raras do que as unicelulares (foram necessários quase 2 bilhões de anos até surgirem os primeiros seres multicelulares na Terra), seres multicelulares existirão pela galáxia afora.

Veja que, na Terra, foram necessários em torno de 500 milhões de anos para seres multicelulares virarem seres inteligentes, isto é, nós. Como a galáxia tem em torno de 10 bilhões de anos, a vida teve tempo de sobra para fazer a transição de unicelular a multicelular inteligente. Segundo esse ponto de vista, a galáxia deve ter muitas civilizações inteligentes. Ademais, como nossa tecnologia só começou a avançar rapidamente há uns 200 anos, somos os bebezinhos tecnológicos da galáxia.

Devem existir incontáveis civilizações muito mais avançadas do que nós. Ou não... Em 60 anos de tecnologia nuclear, escapamos por pouco de conflitos com potencial de varrer a vida humana no planeta. A ameaça ainda existe. Será esse o obstáculo maior à sobrevivência de uma civilização? Será que a definição de inteligência é a capacidade de agir coletivamente para a preservação da espécie? Nesse caso, somos gênios ou idiotas? Lendo as manchetes dos jornais, a Rússia desenvolvendo novas armas nucleares, os EUA querendo criar escudos antimísseis, os iranianos querendo imitar o Paquistão e a Índia, fica difícil nos considerar gênios. Espero, de coração, que eu esteja enganado.

Conversa com ETs

Talvez eles sejam um modelo do que podemos ser no nosso futuro

Semana passada, reli o romance de ficção científica "Contato", do famoso astrônomo e divulgador de ciência norte-americano Carl Sagan. Mais uma vez, o livro me surpreendeu pela sua clareza e pela intensidade de sua narrativa. Uma montanha de tópicos importantes é abordada, desde os princípios da radioastronomia e os absurdos da Guerra Fria (o livro foi publicado em 1985) até questões relacionadas com o embate entre ciência e religião.

Para quem não se lembra, o livro explora o primeiro contato entre nós e os seres extraterrestres. Sagan tenta manter a ciência em xeque, usando apenas conceitos aceitos, mesmo que alguns deles sejam bem especulativos. Ele foi um dos pioneiros do programa Seti, que busca inteligências extraterrestres (do inglês Search for Extra-Terrestrial Intelligence) usando antenas parabólicas gigantescas capazes de captar sinais de rádio de fontes extremamente distantes.

A idéia é bem simples. Do mesmo modo que, ao sintonizarmos um rádio numa estação de FM, digamos, 93,5 megahertz (93,5 milhões de ciclos por segundo), estamos captando ondas transmitidas de uma antena distante nessa freqüência específica, poderíamos sintonizar nossos radiotelescópios para receber sinais emitidos por "rádios" alienígenas, ou seja, transmissões de ondas de rádio vindas de outros planetas.

Vale esclarecer que ondas de rádio não têm nada a ver com o som que sai dos alto-falantes de um rádio. Elas são ondas eletromagnéticas viajando à velocidade da luz, semelhantes à luz visível mas com freqüências bem menores. O rádio é um aparelho capaz de transformar essas ondas eletromagnéticas invisíveis em ondas de som que podemos ouvir. Você está sempre rodeado de inúmeras ondas eletromagnéticas invisíveis aos olhos.

Fora as diversas ondas de rádio de todas as estações de AM, FM e TV, existem também microondas, e ondas no infravermelho e no ultravioleta. Se pudéssemos ver essas ondas todas, nossa realidade seria completamente caótica! Sagan explora com maestria essa possibilidade de ouvirmos extraterrestres. A heroína da história (já algo de muita importância, uma mulher como protagonista em uma obra de ciência) capta sinais extraterrestres.

Uma vez que a Terra gira, um consórcio mundial é montado para que o sinal seja captado continuamente. A mensagem, quando decifrada, tem informação de como construir uma máquina. Interessante que, no livro, cinco cientistas viajam, enquanto que, no excelente filme dirigido por Robert Zemeckis só vai um.

Claro que é um americano. (Ou melhor, americana.) Mas o interessante aqui é a discussão sobre a construção da máquina. Como nós reagiríamos numa situação dessas? Alguns argumentam que a máquina é uma bomba que destruirá a Terra. Outros que é uma espaçonave que trará os ETs aqui para nos escravizar. Por trás desses medos reside uma questão importante: se recebêssemos uma mensagem de ETs, será que deveríamos responder? Afinal, somos uma civilização extremamente imatura tecnologicamente.

Nossos primeiros rádios têm pouco mais de 80 anos. Certamente, outra civilização inteligente seria mais avançada. E se ela tivesse intenções destrutivas? Afinal, veja o que os europeus fizeram com suas colônias. Sagan demonstra seu otimismo ao imaginar ETs muito mais avançados e sábios do que nós, capazes de criar realidades virtuais indistinguíveis do mundo real. Os ETs são essencialmente o que chamaríamos de deuses. Talvez um modelo do que poderemos vir a ser no futuro, se soubermos conter nossos instintos destrutivos.

Sobre os campos

Os campos quânticos volta e meia aparecem citados em livros e filmes esotéricos

O conceito de campo é um desses que, quando usados fora de contexto, dão vazão a mil e uma distorções. Claro, falo aqui dos campos da física, não dos de esportes. Eu me lembro, quando era garoto, de assistir à série "Perdidos no Espaço", e de como a espaçonave deles -acho que se chamava Júpiter 2- tinha um campo de força que a protegia de eventuais invasores, uma espécie de escudo invisível e muito eficiente.

Essa noção de campo de força era mesmo meio mágica e parecia ser coisa do futuro, de ficção científica. Mal sabia eu então que nosso próprio planeta também tem um campo de força, no caso o campo magnético terrestre, que nos protege de outros invasores do espaço, os raios cósmicos e a radiação e as partículas vindas do Sol. Foi durante o século 19 que o conceito de campo tomou forma, a partir dos trabalhos do inglês Michael Faraday e do escocês James Clerk Maxwell. Faraday era o físico experimental por excelência, brilhante em sua intuição sobre as propriedades da eletricidade e do magnetismo. Foi ele quem descobriu que o magnetismo pode gerar uma corrente elétrica.

O experimento é bem simples: basta ter um imã e um fio circular. Passando o imã dentro do fio, como uma bola de basquete no aro da cesta, cria-se uma corrente elétrica no fio. O essencial aqui é que o imã tem de estar em movimento. Faraday visualizou o resultado de sua experiência através do que chamou de "linhas de força", representações espaciais da presença da eletricidade e do magnetismo nos objetos. Por exemplo, uma carga elétrica esférica tem linhas de força que emanam radialmente do seu centro, feito cabelos no estilo punk. Maxwell generalizou as idéias de Faraday, criando o conceito de campo.

Essencialmente, o campo reflete a presença de alguma fonte no espaço à sua volta. Por exemplo, o campo da carga elétrica é esse conjunto de linhas de força radiais. Mesmo sem vermos a carga elétrica, podemos sentir sua presença por meio de seu campo. Basta aproximarmos outra carga elétrica dela e observaremos que, se for positiva, será repelida, e se for negativa, será atraída. Maxwell obteve as equações que descrevem o comportamento dos campos elétricos e magnéticos criados por cargas e imãs, mostrando que são manifestações de uma coisa só, o campo eletromagnético.

Eis outro exemplo de campo. Você é uma fonte de calor. Aproxime a mão de sua testa. Você sentirá calor emanando dela; quanto mais longe da testa, menor a temperatura. (A menos, claro, que esteja muito quente no quarto. Vamos supor que a temperatura do quarto seja de uns 15 graus Celsius, bem mais baixa do que os 36,5 graus de um ser humano normal.) Existe um campo de temperatura à sua volta, cuja intensidade diminui em função da distância.

Com o desenvolvimento da física atômica, o conceito de campo ganhou ainda mais importância. Hoje os físicos representam as partículas elementares da matéria (elétrons, quarks etc.) como sendo flutuações de um campo, no caso, do campo dos elétrons e dos quarks. É comum não se falar mais de partículas, apenas de seus campos associados e de como eles interagem entre si. Tudo isso ocorre a distâncias subatômicas, completamente fora do alcance dos nossos sentidos e sem nenhum efeito macroscópico. Esses são os campos quânticos, que volta e meia aparecem citados em livros e filmes esotéricos. Ao que tudo indica, sua ação só é relevante em escalas submicroscópicas. A união espiritual do homem com o cosmo ocorre por meio de nossa busca por significados. Aí sim a física pode oferecer um caminho, uma visão de mundo.

A célula e o tribunal

Pesquisa com embrião deve ser debatida sem viés religioso

Dia 20 de abril de 2007 ficará registrado como a data em que o Supremo Tribunal Federal (STF) realizou, pela primeira vez nos seus 178 anos de história, uma audiência pública. Nada como a transparência para alavancar o processo democrático que, sem ela, é inviável.

A pauta não poderia ter sido mais apropriada e relevante: a decisão sobre o uso de células-tronco embrionárias nas pesquisas que visam desenvolver curas para uma série de doenças que matam ou incapacitam milhões de pessoas, do mal de Parkinson e do diabetes às paralisias causadas por danos à medula espinhal.Fiquei orgulhoso quando soube que 96% dos senadores e 85% dos deputados federais aprovaram a passagem da Lei de Biossegurança em 2005, e que o Presidente da República fez o mesmo.

Decisões como esta estão sendo duplicadas pelo mundo afora, pelo menos nos países que levam a pesquisa científica a sério, dada a promessa clínica desses futuros tratamentos. Mas meu orgulho durou pouco. Foi durante a sessão aberta do STF, onde 34 cientistas foram convidados para depor sobre a questão das células-tronco e suas implicações éticas, que a natureza do processo ficou clara.

Primeiro, é importante lembrar que a lei parou no STF devido à ação do subprocurador-geral da República, Cláudio Fonteles, que a considera inconstitucional. Seu argumento, semelhante ao de grupos conservadores aliados da Igreja Católica, é que assim que o espermatozóide funde-se ao óvulo, está se falando de um ser vivo: destruir o embrião para extrair-lhe as células-tronco seria assassiná-lo.

A questão debatida assiduamente pelos cientistas, e que monopoliza a opinião pública, é determinar onde começa a vida. Entretanto, a resposta é completamente irrelevante para este debate. Isto por que não se está propondo a criação de fábricas de embriões para extração de suas células-tronco, a clonagem de humanos ou outros cenários funestos que incitam os piores pesadelos de livros e filmes de ficção científica.

O que se propõe é a utilização dos embriões que seriam descartados por clínicas de reprodução por serem inviáveis, como argumentou a pró-reitora de pesquisa da USP, a geneticista Mayana Zatz. Que fim mais digno pode ter um embrião condenado à destruição do que participar de uma pesquisa que tem o potencial de salvar milhões de pessoas? A escolha me parece semelhante, ao menos em parte, à dos que doam seus órgãos para transplantes.

Ao menos partes de seus corpos poderão ajudar aqueles em necessidade, em vez de apodrecerem sob a terra ou de serem cremadas. Focar o debate constitucional na questão de onde começa a vida é desviá-lo para o inevitável conflito religioso, tirando seu mérito científico. Não surpreende que Fonteles, franciscano, tenha acusado a doutora Zatz, judia, de ser influenciada por sua religião, que diria que a vida começa no nascimento e não na fecundação.

Ora, é claro então que a posição de Fonteles é baseada em sua fé e não em qualquer consideração científica. A primeira audiência pública do STF, um momento histórico para o Brasil, transformou-se numa troca de acusações de cunho religioso. Enquanto isso, milhões de pessoas continuam morrendo e os embriões apodrecendo nos congeladores ou no lixo.

A questão do uso de embriões decretados inviáveis para reprodução na pesquisa médica deve ser separada da questão religiosa. A missão da ciência é aliviar o sofrimento humano. A da religião também. A única inconstitucionalidade aqui é ir contra os votos dos representantes do povo e impedir que essa missão seja cumprida.

Rebolado Cósmico

E o que faz a estrela rebolar? Sua corte de admiradores!

Nos últimos dias de abril, uma notícia estampou as manchetes de jornais do mundo inteiro: cientistas descobriram um planeta com propriedades semelhantes às da Terra, circulando uma estrela a 20 anos-luz de distância. A descoberta é importante por vários motivos. Primeiro, porque é extremamente difícil detectar exoplanetas, planetas que giram em torno de estrelas distantes, feito nós giramos em torno do Sol.

Mais difícil ainda é detectar planetas de porte modesto, com massas semelhantes à da Terra. Segundo, porque a estrela central daquele sistema planetário, a Gliese 581, está relativamente perto. Em termos astronômicos, 20 anos-luz não é muita coisa. Como comparação, as estrelas mais próximas do Sol, na constelação do Centauro, estão a aproximadamente 4,5 anos-luz de distância.

Ou seja, a luz delas, viajando a 300 mil km/segundo, demora 4 anos e meio para chegar até nossos olhos. Gliese 581 está apenas 5 vezes mais distante, praticamente nossa vizinha. A descoberta demonstra algo que já se suspeitava; a Terra não é uma anomalia astronômica. Existem outros planetas semelhantes à ela. Essa e outras descobertas indicam que planetas com características terrestres são abundantes.

Numa estimativa conservadora, ao menos um décimo das estrelas na Via Láctea são orbitadas por planetas como a Terra. Como existem em torno de 100 bilhões de estrelas na nossa galáxia, estamos falando de umas 10 bilhões de Terras espalhadas pelo espaço. As observações em si são um feito tecnológico notável.

Os astrônomos usaram um espectroscópio de alta definição, um aparelho que analisa as propriedades da luz vinda da estrela. A luz que passa pelo espectroscópio é captada por um telescópio operado pelo Observatório Europeu do Sul (European Southern Observatory) em La Silla, no Chile.

O método de detecção de planetas usa um efeito bem conhecido, o efeito Doppler: quando uma ambulância se aproxima tocando sua sirene, ouvimos a freqüência do som aumentar; mas quando se afasta, o som se torna mais grave para os nossos ouvidos. O mesmo ocorre com ondas de luz: quando a fonte de luz se aproxima, sua freqüência aumenta e a luz fica mais azulada; quando se afasta, a freqüência diminui e a luz fica avermelhada.

O que os astrônomos detectam é uma variação na luz da estrela, que ora se aproxima e ora se afasta da gente, numa espécie de rebolado cósmico. E o que faz, então, a estrela rebolar? Sua corte de admiradores, em outras palavras, os seus planetas! Quanto mais massa e mais próximos estiverem os planetas, maior a atração gravitacional exercida por eles sobre a estrela e mais ela rebola.

Medindo a variação na freqüência da luz da estrela, relacionada com a amplitude do seu rebolado, astrônomos determinam a massa e a distância dos planetas girando à sua volta. A Gliese 581 é uma estrela vermelha do tipo M, com luminosidade 100 vezes menor do que a do Sol. Se o planeta novo, chamado Gliese 581c, estivesse à mesma distância que nós do Sol, seria um mundo congelado, morto. Porém, está 15 vezes mais próximo.

Se sua atmosfera não for densa como a de Vênus, que é um verdadeiro inferno, a temperatura na superfície pode variar entre 0 e 40 graus, perfeita para água líquida e, quem sabe, a vida. É isso que explica o enorme interesse na descoberta. Se outras Terras são comuns, talvez a vida também seja. O próximo passo é tentar analisar a composição da atmosfera do novo planeta. Caso sejam encontrados traços de água, carbono e ozônio, podemos começar a nos sentir menos sozinhos no Universo.

Cordas e partículas

Será que vamos detectar dimensões extra do espaço?

De vez em quando, leitores pedem que eu escreva sobre as supercordas, essa tentativa de construir uma teoria que unifique a matéria e as interações que definem suas propriedades. Neste ano, com a inauguração, na Suíça, de uma máquina chamada Grande Colisor de Hádrons (do inglês "Large Hadron Collider", ou LHC), as supercordas poderão ter seu primeiro teste experimental, mesmo que indireto.

A expectativa é alta. Milhares de artigos (talvez dezenas de milhares) foram escritos nas últimas duas décadas sobre as supercordas e suas várias implicações.Carreiras inteiras vêm sendo dedicadas à construção da teoria. Mesmo que nada seja encontrado no LHC, a teoria continuará viva, na prática.

Mas a ausência de qualquer sinal não será vista com bons olhos pela maioria dos físicos. Afinal, a física é uma ciência empírica, que depende da validação de suas teorias por experimentos. A teoria de cordas é uma tentativa de resolver um dos dilemas mais fundamentais da física: a incompatibilidade entre a mecânica quântica, que descreve o comportamento dos átomos e das partículas subatômicas, como elétrons e quarks, com a teoria de Einstein para a gravidade, a chamada teoria da relatividade geral.

À primeira vista, a incompatibilidade das duas não é surpreendente. Afinal de contas, uma delas lida com o mundo do muito pequeno, enquanto a outra lida com o do muito grande, como estrelas e a expansão do Universo. Porém, uma das conseqüências da expansão cósmica é que o Universo, na sua infância, era muito menor do que é hoje.

Tão menor que suas propriedades devem poder ser descritas pela física das partículas. O problema é que, ao aplicarmos a teoria da relatividade geral a distâncias muito pequenas, obtemos resultados absurdos. Essencialmente, o problema vem do fato de a força gravitacional cair com o quadrado da distância.

Quando essa distância vai a zero, a força vai a infinito. O que fazer? Entram as supercordas. A idéia é que as entidades fundamentais da matéria não são partículas pontuais mas vibrações de tubos de energia, as cordas. Tal como uma corda de violão, que pode vibrar em freqüências diferentes, cada uma relacionada com uma nota musical, as diferentes vibrações das supercordas estão associadas com as partículas de matéria e suas forças. A teoria é extremamente elegante, seguindo os parâmetros geométricos da relatividade geral de Einstein e acomodando-os às leis do mundo quântico.

Vários resultados matemáticos importantes foram obtidos por físicos trabalhando com a teoria. As dificuldades começam quando aprendemos que a teoria das cordas só faz sentido quando formulada em mais de três dimensões espaciais e que demanda a existência de dezenas de partículas ainda não detectadas.

Onde estão essas dimensões invisíveis e essas partículas arredias? As dimensões podem ser tão minúsculas que jamais serão detectadas por máquinas que construirmos. Entretanto, existem versões da teoria nas quais as dimensões extra podem ter efeitos mensuráveis no LHC. Será que vamos detectar dimensões extra do espaço?

E o mesmo ocorre com as partículas extra: algumas versões da teoria prevêem a existência de partículas detectáveis no LHC.Portanto, a esperança de muitos é que alguns sinais surjam nos detectores. E se eles não surgirem? Os defensores das supercordas dirão que só com energias mais altas poderemos detectar sua existência.

Os críticos dirão que a teoria é uma fantasia metafísica que drena recursos de pesquisas mais imediatas e importantes. Como disse Heráclito, a verdadeira constituição das coisas gosta de se ocultar.

A guerra dos mundos

Marte é um planeta provavelmente desprovido de vida.

Que não seja esse o nosso futuro Em 1877, o astrônomo italiano Giovanni Schiaparelli, aproveitando-se de uma maior proximidade do planeta Marte, fez observações detalhadas de sua superfície. Dentro dos limites de seu telescópio, Schiaparelli discerniu o que pareciam ser linhas cruzando o planeta, como se fossem estradas gigantescas.

Chamou-as de "canali", aparentemente sem a intenção de dar-lhes a conotação de canais escavados propositadamente. Mesmo assim, foi esse o sentido que ficou popular. Dezenas de astrônomos voltaram seus telescópios para Marte, na tentativa de desvendar os segredos dos misteriosos canais.

Entre eles estava o milionário americano Percival Lowell, que largou seus negócios em Boston para construir um observatório de porte numa montanha do Arizona.Em 1895, Lowell publicou um livro com suas observações. Os canais, segundo ele, estavam mesmo lá, obras de porte gigantesco, estendendo-se por milhares de quilômetros sobre a superfície marciana.

Se fossem menores não poderiam ser vistos com os telescópios da época. Lowell chegou a comparar a situação com a Terra, se observada de Marte. Nenhum traço da presença humana seria detectado. Talvez as enormes plantações de milho e trigo no oeste americano, que os marcianos veriam mudar de cor nas diferentes estações, especulou.

Segundo ele, só havia uma explicação: os marcianos, que habitavam as regiões equatoriais do planeta, estavam morrendo de sede. Os canais, obras que seriam impossíveis com a tecnologia mais avançada da época, dirigiam água das calotas polares até plantações nos trópicos. O maior canal da Terra, o canal de Suez, aberto em 1869, tinha "apenas" 163 km. Os marcianos existiam, e eram muito mais avançados do que nós.

O livro de Lowell causou sensação. Dentre os entusiasmados com a possibilidade de vida em Marte estava o escritor inglês H. G. Wells. Em 1895, Wells havia publicado seu primeiro sucesso de ficção científica, "A Máquina do Tempo". Inspirado por Lowell e pela ciência da época, em 1898 Wells publica "A Guerra dos Mundos".

O livro conta a história de uma invasão marciana. Não havia qualquer intenção de comunicação por parte deles. Eles vieram para dominar a Terra e para beber o sangue dos terrestres. Usando idéias da teoria da evolução, Wells propôs que os marcianos fossem essencialmente o nosso futuro: seres muito mais inteligentes, seus corpos sendo invólucros para seus enormes cérebros.

Os únicos membros eram tentáculos que faziam o papel dos dedos das nossas mãos. Eles haviam evoluído a tal ponto que não comiam (apenas injetavam sangue diretamente em suas veias), não dormiam e sua reprodução era assexuada. Segundo Wells, eles haviam se libertado da prisão sensorial em que vivemos, vítimas que somos de nossos desejos e das nossas sensações.

O livro faz o que é comum em ficção científica: extrapolar a ciência da época para explorar também conseqüências éticas e morais. Tanto assim que, as duas adaptações para cinema, a de 1953, dirigida por Byron Haskin e a de 2005, dirigida por Steven Spielberg, adaptam a temática do livro para a sua realidade social. A de 1953 ecoa a era atômica e a Guerra Fria. Não existe qualquer motivo senão a aniquilação dos humanos.

Na de 2005, o foco é a desintegração da família e o medo da ameaça terrorista. Os ETs não são mais de Marte, pois sabemos que de lá não poderiam vir. Os canais de Lowell eram miragens. Marte é um planeta que, ao menos hoje, é provavelmente desprovido de vida. Esperemos que não seja esse o nosso futuro. A data de hoje é propícia para refletirmos sobre isso.

Sobre a Verdade

Além de toda a subjetividade humana, o que é real ou não?

O que é a verdade? O dicionário (Aurélio) nos diz que verdade é "conformidade com o real". Complicado isso, já que determinar o que é ou não "real" não é trivial. O que é real para uns, por exemplo, anjos, fadas e duendes, pode não ser para outros.

Segundo essa definição, para determinaram o que é verdadeiro temos que conhecer bem a realidade.E como fazer isso? Como distinguir, além da subjetividade humana, o que é real ou não? Esse é o problema, separar fato de opinião, o que é real "de verdade" do que é apenas fruto de uma visão pessoal ou de crenças de um grupo de pessoas.

Se tudo o que fazemos está ligado de um modo ou outro a quem somos, como, então, definir o que é verdade? Uma possibilidade é estabelecer categorias de verdade. No topo, ficam as verdades absolutas, que transcendem o elemento humano. Elas independem de opinião, de afiliação partidária, de religião, de contexto histórico ou de geografia.

São as verdades matemáticas, as que podem ser afirmadas categoricamente, como por exemplo: 2+2=4. Essa afirmação, uma vez compreendidos os símbolos, é tida como verdadeira. Ela é verdadeira para nós, para os monges de um monastério no Tibet, para sacerdotes egípcios que viveram há quatro mil anos, ou para supostas inteligências alienígenas que existam pelo cosmo afora.

Como esta, existem muitas outras, baseadas em asserções matemáticas que dependem da percepção de objetos no mundo. Se vemos uma pedra podemos associar uma unidade a ela ("uma" pedra). Se vemos uma podemos ver mais de uma e, com isso, construir uma aritmética. São muito úteis essas verdades matemáticas, mas menos interessantes.

Não que a matemática pura seja pouco interessante, pelo contrário. Existem complicações mesmo nela, inclusive ao nível mais elementar, algo que podemos tratar num outro domingo. Mas por serem verdades absolutas e, portanto, longe da confusa realidade humana, não dão muito espaço para a polêmica. A coisa fica complicada quando se discute, por exemplo, a realidade física. O Universo, ou melhor, nossa concepção dele, mudou muito nos últimos 500 anos. Para uma pessoa da Renascença, antes de Nicolau Copérnico (1473-1543), o cosmo era finito, com a Terra imóvel no centro.

O céu, a morada de Deus, ficava além da esfera das estrelas fixas. Era ela que marcava o fim do espaço. Após Copérnico e, principalmente, após Johannes Kepler (1571-1630) e Galileu Galilei (1564-1642) nas primeiras décadas do século 17, o Sol passou a ser o centro do cosmo e a Terra um mero planeta.

O que era "verdade" para alguém de 1520 não era para alguém de 1650. E o universo em que vivemos hoje, gigantesco, com centenas de bilhões de galáxias se afastando uma das outras, é completamente diferente do de uma pessoa de 1650. Qual dessas várias cosmologias é verdadeira? Todas e nenhuma delas.

Se definimos como verdade o que construímos com o conhecimento científico que detemos num determinado momento, todas essas versões são verdadeiras. Mas nenhuma delas é a verdade. Dado que jamais poderemos medir com absoluta precisão todas as facetas do cosmo e da Natureza, é essencialmente impossível obter uma versão absoluta do que seja a realidade física.

Consequentemente, a ciência jamais poderá encontrar a verdade. O que podemos fazer - e o fazemos maravilhosamente bem - é usar nossa razão e nossos instrumentos para nos aproximar cada vez mais dessa verdade intangível. É essa limitação que enobrece a ciência, dando-lhe sua dimensão humana.

O sonho de Kepler

Cientista foi autor do primeiro conto de ficção sobre extraterrestres

Em ciência, existem alguns casos famosos de sonhos que inspiraram grandes descobertas. Um deles foi o do químico alemão August Kekulé. Após anos tentando desvendar a estrutura do benzeno, Kekulé, em um devaneio diurno, visualizou uma serpente mordendo o próprio rabo, como no símbolo do Ourobouros. Daí deduziu que o benzeno tivesse a estrutura de um "anel" com seis átomos de carbono.

Einstein também inspirou-se em fantasias diurnas para criar suas teorias ousadas. Numa delas, imaginou-se cavalgando ao lado de uma onda de luz. Note que esses "sonhos" não eram do tipo noturno, mas visões alegóricas que ocorriam durante o dia.Outros cientistas e filósofos usaram alegorias para polemizar ou para atingir uma faixa maior da população, não especializada nas suas disciplinas. Dessas alegorias, talvez a primeira delas, seja o "Sonho", de Johannes Kepler, publicado postumamente em 1634.

Como os leitores do meu romance "A Harmonia do Mundo" sabem, para mim Kepler é um dos personagens mais relevantes e fascinantes da história da ciência, arquiteto, junto com Galileu Galilei e, posteriormente, Isaac Newton, da grande revolução copernicana que, no final da Renascença, redefiniu a visão de mundo da sociedade européia. "Sonho" é um conto de ficção científica -que eu saiba, o primeiro a tratar da possibilidade de vida extraterrestre. No caso, Kepler usou a Lua como cenário.

Como afirmou nas amplas notas que acompanham o conto, seu objetivo foi usar o movimento da Lua como argumento em favor do movimento da Terra. Para tal, Kepler usou a astronomia da época com tremenda coragem intelectual, proclamando que a Lua era muito mais parecida com a Terra do que os filósofos e a Igreja pregavam. Nosso satélite não era feito de éter e sim de pedra, e tinha crateras e montanhas como a Terra.

Kepler adicionou também rios, mares e lagos, onde as criaturas lunares nadavam. Ele imaginava esses seres como sendo inteligentes, capazes, por exemplo, de construir barcos tal como nós aqui na Terra. Existem duas raças de seres, os Subvolvanos e os Privolvanos. (Os nomes são inspirados pelo fato de esses seres verem a Terra revolver nos céus.) Os Privolvanos habitam as regiões do lado oculto da Lua e nunca vêem a Terra.

Suas noites são escuras e frias. Seus dias muito quentes. Já os Subvolvanos estão sempre de frente para a Terra. Suas noites são claras, já que, para eles, a Terra tem o tamanho de 15 luas para nós. Um dia e uma noite para as criaturas da Lua equivalem a um mês terrestre. Kepler cria uma realidade mágica para justificar sua viagem até a Lua.

Influenciado pela mãe, que quase foi queimada na fogueira acusada de bruxarias, conjurou espíritos das sombras capazes de transportar seres humanos pelo espaço. O conto é uma homenagem à sua mãe e à sua crença em uma realidade paralela àquela explicada pela ciência. Mas se a fórmula para se chegar à Lua era mágica e sobrenatural, a análise da astronomia sob o ponto de vista dos seres lunares é firmemente baseada em cálculos e observações.

Outros seres espalhados pelo espaço terão visões diferentes do céu; não somos os únicos a olhar para a noite e a medir o cosmo. Na descrição das criaturas, Kepler chega a mencionar seres "monstruosos e gigantescos", "esponjosos e porosos", formas de vida adaptadas à realidade lunar, completamente diferentes das encontradas aqui.

Ou seja, 250 anos antes de Wallace e Darwin, Kepler antevê que a vida se adapta às condições locais, a semente da idéia da evolução por seleção natural. Nada mal para um mero "sonho".

O truque dos neutrinos

Você é atravessado por trilhões dessas partículas-fantasmas a cada segundo

Durante anos, o físico Ray Davis insistia, contra tudo e todos, que algo estava errado com o Sol. Seu experimento, desenhado para contar quantos neutrinos eram emitidos pelo astro, discordava da previsão dos modelos que descreviam como o Sol produzia sua energia. Ninguém acreditava em Davis, afirmando que seu experimento não poderia estar certo.

Contar neutrinos individualmente, como se fossem bolinhas de gude, não era possível, ao menos não quando eram tão poucos. Essencialmente, o Sol é uma gigantesca usina nuclear. A energia que produz a radiação que nos aquece e que ilumina nossos dias vem da fusão de hidrogênio em hélio na sua região central, o mesmo processo que ocorre na detonação de uma bomba de hidrogênio. Os neutrinos são produtos dessa fusão, transportando energia para fora do Sol.

Eles podem fazer isso devido às sua propriedades extremamente bizarras: neutrinos são conhecidos como partículas-fantasmas, raramente interagindo com outras partículas de matéria. Conseqüentemente, podem atravessar paredes e mesmo planetas como se estivessem viajando pelo espaço vazio. Dia e noite, você é atravessado por vários trilhões de neutrinos por segundo.

É dessa ordem de grandeza número de grãos de areia na praia de Copacabana. Mesmo que neutrinos sejam como fantasmas, como há muitos deles saindo do Sol, de vez em quando um colide com uma partícula de matéria. Essa colisão é o cerne do experimento de Davis. A energia da colisão pode ser medida e, dela, o número de neutrinos pode ser estimado. Quando Davis comparou o resultado de seus experimentos com as previsões da teoria, notou uma discrepância grande.

Existiam apenas três explicações: ou seu experimento estava errado ou o modelo que explica a geração de energia do Sol estava errado -ou os neutrinos são ainda mais estranhos do que imaginávamos. Os astrofísicos insistiam que os modelos estavam certos. Davis insistia que seu experimento estava certo.

Foi então que uma explicação foi proposta, explorando uma possibilidade bizarra até mesmo para os neutrinos. A física de partículas havia determinado que existem três tipos de neutrinos. Os produzidos no centro do Sol são conhecidos como neutrinos do elétron. Os outros dois são os neutrinos do múon e os do tau, partículas parecidas com o elétrons só que mais pesadas.

Os neutrinos são como Sancho Pança, sempre fiéis aos seus Quixotes (os elétrons, os múons e os taus), aparecendo em certas reações em que essas partículas surgem. Segundo essa explicação, o truque dos neutrinos é que eles são capazes de se transformar uns nos outros quando viajam longas distâncias.

Portanto, se um experimento é sensível a apenas um tipo de neutrino, ele detectará menos do que o previsto, já que alguns deles terão se transformado nos outros dois tipos durante a viagem. Foi por isso que Davis mediu menos neutrinos do que o previsto. Dito e feito: outros experimentos confirmaram que a oscilação entre os neutrinos ocorre mesmo.

No Japão, um detector de neutrinos foi construído numa mina abandonada, um tanque com 50 mil toneladas de água pura. Outros dois operam no Canadá e nos EUA. Finalmente, o truque dos neutrinos foi desvendado. Davis ganhou o Prêmio Nobel e ficou claro que entendemos como o Sol brilha. E que continuará a brilhar e a criar neutrinos por mais 5 bilhões de anos.