Copérnico traído

 Tendo dedicado seu grande tratado ao próprio papa, provavelmente não era a Igreja Católica que ele temia 

 NOS SÉCULOS 16 e 17, o que você pensava sobre o Cosmos podia lhe custar a vida; se não a vida, ao menos a liberdade e a integridade física. Imagine viver numa sociedade na qual o arranjo dos céus, por fazer parte da interpretação teológica da Bíblia, era determinado não pela ciência, mas pela fé. Essa era a época em que viveram Copérnico, Galileu e Johannes Kepler, os pioneiros da chamada Revolução Copernicana.

 Copérnico trabalhava para a Igreja Católica na Polônia como uma espécie de administrador local. Mas, embora houvesse estudado medicina e jurisprudência, seu interesse real estava nos céus.

 Em 1500, todos acreditavam que a Terra era o centro do Cosmo e que o Sol, a Lua e os planetas giravam à sua volta. Em 1510, Copérnico escreveu um pequeno tratado propondo algo inteiramente diferente: o Sol era o centro e a Terra girava à sua volta, tal como todos os planetas.

 Ele resolveu testar a recepção da ideia distribuindo o trabalho para alguns intelectuais e membros do clero. Ao contrário do que muitos pensam, a Igreja Católica não tinha ainda uma posição oficial contra o sistema heliocêntrico (o Sol no centro). Quem se manifestou contra Copérnico foi Martinho Lutero: "Há aí um astrônomo que diz que a Terra gira em torno dos céus. O tolo acha que vivemos num carrossel". Fora isso, nada de muito dramático ocorreu com Copérnico e seu tratado.

 Apesar de sua fama crescente como excelente astrônomo, Copérnico só foi publicar sua grande obra, o resumo do trabalho de toda a sua vida, em 1543.

 Alguns afirmam que ele temia os outros astrônomos, pois sabia que seus dados não eram dos melhores: construiu seu sistema usando medidas astronômicas tiradas por Ptolomeu em 150 d.C. e por astrônomos árabes durante a Idade Média -Copérnico era mais um arquiteto do que um observador.

 Talvez se preocupasse também com os luteranos, que avançavam em seu domínio na Europa Central. Mas quando, devido à insistência de seu único pupilo, Rheticus, ele termina o tratado, Copérnico o dedica ao papa! Certamente não era a Igreja que ele temia.

 Na época, publicar um livro significava passar um tempo junto com o editor, acertando todos os detalhes. Como era já bem velho, Copérnico manda Rheticus para Nuremberg de modo a tomar conta disso.

 Só que o rapaz era homossexual e acabou sendo expulso da cidade. Na pressa, deixou o manuscrito aos cuidados de Andreas Osiander, um teólogo luterano conservador.

 Péssima escolha. Osiander, representando o pensamento de sua igreja, acrescenta um prefácio anônimo ao livro, dizendo que o sistema ali proposto era apenas um modelo matemático que ajudava no cálculo das posições planetárias, nada dizendo sobre o real arranjo dos céus, que permanecia geocêntrico.

 Nesse meio tempo, Copérnico sofre um derrame e só recebe as provas do livro na cama. Segundo os relatos, ao ler o prefácio, compreendendo a dimensão da traição de Osiander, Copérnico morre no mesmo dia. Apenas em 1609 é que Kepler desmascara a traição, argumentando que Copérnico jamais teria escrito tal coisa. Copérnico morreu traído, mas é imortalmente celebrado como um dos heróis da história do pensamento.

Quão rara é a Terra?

 A semelhança de tamanho com o nosso planeta é só um dos atributos que talvez sejam necessários à vida 

 Agora que temos a certeza de que existe um número enorme de planetas com características físicas semelhantes à Terra, vale perguntar se esses astros têm, de fato, a chance de abrigar formas de vida e, se tiverem, que vida seria essa.

 Antes, alguns números importantes. Os melhores dados com relação à existência de outros planetas vêm de um satélite da Nasa, o Kepler, que anda buscando planetas como a Terra ao fazer um mapeamento de 100 mil estrelas que estão na nossa região cósmica.

 Pelo projeto da missão, a identificação dos planetas usa um efeito chamado de trânsito: quando um planeta passa na frente de sua estrela (por exemplo, Vênus passando na frente do Sol), o brilho da estrela é ligeiramente diminuído. Marcando o tempo que demora para o planeta passar em frente à estrela, a diminuição do brilho e, se possível, o período da órbita (quando o planeta retorna ao seu ponto inicial), é possível determinar o tamanho e massa do planeta.

 Com isso, a missão estima que cerca de 5% dos planetas na nossa galáxia têm massas semelhantes à Terra e, possivelmente, estão na zona habitável, o que significa que a temperatura na sua superfície permite a existência de água líquida (se houver água neles).

 Como sabemos que o número de estrelas na nossa galáxia é em torno de 200 bilhões, a estimativa da missão Kepler implica que devem existir em torno de 10 bilhões de planetas com dimensões semelhantes às da Terra. Nada mal, se supormos que basta isso para que exista vida. Porém, a situação é bem mais complexa e depende em detalhe das propriedades da vida e, em particular, da história geológica do planeta.

 Aqui na Terra, a vida surgiu 3,5 bilhões de anos atrás. Porém, durante aproximadamente 3 bilhões de anos, a vida aqui era constituída essencialmente de seres unicelulares, pouco sofisticados. Digamos, um planeta de bactérias. Só bem depois que a atmosfera da Terra foi "oxigenada", e isso devido à descoberta da fotossíntese por certas bactérias (cianobactérias, na verdade), é que seres multicelulares, bem mais tarde, surgiram.

 A mudança gerou outra coisa importante: quando o oxigênio sofreu a ação da radiação solar, formou-se a camada de ozônio que acaba por proteger a superfície do planeta. Sem essa proteção, a vida complexa na superfície seria inviável.

 Fora isso, a Terra tem uma lua pesada, o que estabiliza o seu eixo de rotação -a Terra é como um pião que está por cair, rodopiando em torno de si mesma numa inclinação de 23,5 graus. Essa inclinação é a responsável pelas estações do ano e por manter o clima da Terra relativamente agradável.

 Sem nossa Lua, o eixo de rotação teria um movimento caótico e a temperatura variaria de forma aleatória. Juntemos a isso o campo magnético terrestre, que nos protege da radiação solar e de outras formas de radiação do espaço, e o movimento das placas tectônicas, que funciona como um termostato terrestre e regula a circulação de gás carbônico na atmosfera, e vemos que são muitas as propriedades que fazem o nosso planeta ser especial.

 Portanto, mesmo que existam outras "Terras" pela galáxia, defendo ainda a raridade do nosso planeta e da vida complexa que nele existe.

Controlando a fragilidade quântica

 O Nobel de Física deste ano ajuda a entender o mundo bizarro do muito pequeno e ainda tem um lado prático 

 O prêmio Nobel de Física de 2012, conferido nesta semana, foi para o francês Serge Haroche e o americano David Wineland. Ambos são pioneiros da manipulação de sistemas quânticos, o mundo dos átomos, elétrons e outras partículas.

 As descobertas têm importância tanto para compreensão dos efeitos bizarros que ocorrem no mundo do muito pequeno quanto para aplicações práticas, como relógios ultraprecisos e computadores quânticos.

 O mundo quântico é extremamente frágil. Um dos maiores problemas da física quântica é como medi-lo sem interferir nele. Na nossa realidade, isso é bem mais fácil: você vê uma mosca, sabe onde está e, em princípio, pode medir sua velocidade: basta dividir a distância que a mosca percorreu pelo tempo de voo.

 Mas, se essa mosca fosse um elétron, a coisa ficaria bem mais difícil. Quanto mais precisa for a medida da posição do elétron, mais vago o valor da sua velocidade. Isso porque o ato de medir interfere com o que está sendo medido: no caso, partículas de luz, os fótons, têm de ser refletidas no elétron e viajar até um detector.

 Para saber melhor onde está o elétron, o fóton precisa ter maior energia. Com isso, acaba "empurrando" o elétron, interferindo na sua posição. Com a mosca isso também ocorre, mas os fótons não têm energia suficiente para empurrá-la.

 Essa é a diferença entre o mundo clássico, o nosso mundo, e o mundo quântico. O desafio é como medir sem interferir, ou ao menos interferir preservando a natureza quântica dos fenômenos observados.

 Haroche conseguiu "prender" fótons entre dois espelhos, fazendo com que ricocheteassem inúmeras vezes, viajando um total de 40 mil quilômetros antes de serem perdidos. Isso acaba construindo uma onda estável entre os dois espelhos, uma superposição coerente dos fótons. Para tal, o experimento tem de ser extremamente preciso e estável: qualquer interferência externa destruiria a coerência dos fótons. Esses "espelhos" foram feitos de material supercondutor e mantidos a temperaturas baixíssimas.

 A informação sobre os fótons foi obtida emitindo átomos de rubídio um a um para não destruir a coerência dos fótons, um feito incrível. Haroche tentava reproduzir no laboratório um efeito conhecido como gato de Schrödinger, explorando a transição entre o mundo quântico e o mundo clássico.

 Schrödinger imaginou que, se um gato estivesse preso numa caixa com um gás venenoso cuja emissão é controlada por átomos radioativos, um observador externo não saberia se o gato está morto ou vivo: só abrindo a caixa, observando o gato, teria uma resposta.

 Ou seja, no mundo quântico, o estado do gato seria uma combinação dos dois, morto e vivo ao mesmo tempo -um estado de coerência quântica. Os fótons entre os espelhos fazem algo semelhante, uma superposição de dois estados que sobrevive por um tempo, até ser destruída após a passagem de vários átomos de rubídio.

 Com isso, Haroche pôde estudar a destruição gradativa de um estado quântico pela primeira vez. Isso poderá ajudar no desenho de novos computadores que exploram as propriedades do mundo quântico para fazer cálculos muito mais eficientemente do que os atuais.

Ciência e fé: realidades paralelas

O que irrita os cientistas, ao menos os que são ateus, é a insistência dos que têm fé em crer em algo inacessível

No perene debate entre a ciência e a religião, algo que costuma irritar os cientistas, ao menos aqueles que se consideram ateus, é a insistência dos que têm fé em acreditar numa realidade paralela, inacessível à razão. Vejamos isso num diálogo fictício entre um cientista ateu e uma pessoa de fé bem versada nos avanços da ciência.

Cientista: "Uma causa sobrenatural não faz sentido: se for sobrenatural, isto é, além dos limites do espaço e do tempo, das leis da natureza, do material, como podemos saber da sua existência?

Afinal, o que existe tem de ser detectado. Caso contrário, essa existência é uma fabricação, uma fantasia. Pior ainda, se essa causa se manifestar naturalmente, através de uma 'visão' ou de um fenômeno qualquer, vira uma causa natural, que pode ser estudada pelos métodos da ciência. Ou seja, se algum deus existe, é impossível saber da sua existência de forma concreta. E não existe outra forma de saber".

Pessoa de fé: "A coisa não é assim tão simples, preto ou branco, existe ou não existe.

Entendo que, dentro do método científico, algo precisa ser detectável para que se comprove que é real. Ninguém sabia da existência de Urano até sua detecção por William Herschel em 1781. Mas, antes da detecção, Urano existia ou não? Claro que sim, mesmo que não soubéssemos disso. A ciência não pode determinar com firmeza o que não existe, apenas o que existe".

Cientista: "Mas você não pode, não deveria, comparar Deus a um objeto celeste. Pelo que entendo, Sua existência não passa pelas leis da natureza. Se passasse, Deus seria um fenômeno natural e deixaria de ter essa transcendência de que vocês tanto gostam e que ajuda a crença. Se Deus se 'esconde' numa realidade paralela, jamais fará parte do cânone da ciência".

Pessoa de fé: "Sem dúvida, Deus jamais fará parte do cânone da ciência. Esse é o seu problema, tudo tem de ser parte desse cânone. E eu já não penso assim.

Existem coisas que estão além da ciência, coisas que a ciência não tem como e nem deveria tentar explicar. A ciência tem um método bastante claro de estudo, separando o objeto a ser estudado do todo. Esse método supõe que a separação pode ser feita. Isso funciona muito bem no laboratório, ou quando um astrônomo observa uma galáxia.

Mas como explicar, por exemplo, o Universo como um todo, a questão da origem de tudo? Como olhar para o Universo como um objeto de estudo, se não podemos sair dele?".

Cientista: "Esse é o problema mais complicado, que os filósofos gostam de chamar de Primeira Causa, e os físicos, de 'condições iniciais'. Verdade, temos sempre de supor um contexto para oferecer uma explicação. Não temos ainda uma lei que explique como selecionar uma condição inicial dentre as várias possíveis. Mas nem por isso devemos supor que a explicação é sobrenatural, obra de uma entidade que não podemos saber se existe. Que tipo de explicação é essa?".

Pessoa de fé: "Essa é a explicação pela fé, além da ciência".

Cientista: "Eu prefiro continuar tentando entender do meu jeito".

Pessoa de fé: "Boa sorte, que Deus te inspire".

Cientista: "Eu prefiro me inspirar sozinho mesmo".

A terceira Revolução Copernicana

 Revoluções como as de Copérnico tiraram a centralidade da Terra e da Via Láctea no Universo 

 QUANDO, EM 1917, Einstein propôs o primeiro modelo cosmológico da era moderna, não havia qualquer razão para supor que o Universo teria um começo. Tudo indicava que o Universo era estático e infinitamente velho, sem um início.

 Tudo indicava também que a Via Láctea era tudo o que existia. Outras "nebulosas", vistas com telescópios, eram supostamente parte dela. Para além da Via Láctea, o Cosmo se estendia pela escura vastidão infinita do espaço vazio.

 Em menos de uma década, porém, tudo iria mudar. Para o horror da maioria dos cientistas, o Cosmo ganhou uma história, que, ao menos qualitativamente, lembrava o "Faça-se a Luz!" bíblico.

 Numa sucessão de observações sensacionais, graças a um telescópio de cem polegadas e uma metodologia impecável, o astrônomo americano Edwin Hubble e seu assistente Milton Humason determinaram, em 1924, que a Via Láctea era apenas uma entre "centenas de milhares" de outras galáxias.

 Hoje, sabemos que existem centenas de bilhões de galáxias. Após Hubble, a imagem da distribuição da matéria pelo espaço mudou completamente: não havia mais um "centro", a Via Láctea, mas um enorme número de núcleos. De certa forma, a descoberta foi uma versão moderna da Revolução Copernicana, visto que foi nela que a Terra perdeu sua centralidade.

 Como se isso não bastasse, em 1929, Hubble e Humason demonstraram que as galáxias se afastavam umas das outras. A conclusão, ainda mais chocante, inclusive para Einstein, era a de que o Universo não era estático, mas estava em expansão. Com isso, o Cosmo ganhou uma história: voltando no tempo, haveria um momento no qual as galáxias estavam amontoadas, o momento da "criação".

 Se Hubble estivesse certo, a cosmologia se tornava mítica, colocando-a próxima das questões religiosas: se o Universo tem uma história, como ela começou? "Quem" a começou? Por que ela começou?

 A situação tornou-se ainda mais interessante quando, em 1927, o padre-cosmólogo belga Georges Lemaître propôs que o Universo surgiu da desintegração espontânea de um gigantesco átomo primordial.

 Lemaître inventou um modelo científico da "criação", mesmo se insistisse que não havia qualquer relação com a Bíblia. Mas a associação era inevitável. Ninguém prestou, ou quis prestar, atenção nas ideias de Lemaître até que Hubble descobriu a expansão.

 Desde então, a cosmologia vem se debatendo com a questão do "início" de tudo. Em 1948, três ingleses sugeriram uma alternativa, o "modelo do estado padrão", no qual o Cosmos não teria um começo: por toda a eternidade, a matéria era criada na mesma proporção em que se diluía devido à expansão.

 Porém, nos anos 1960, o modelo rival do Big Bang é que foi verificado por observações. Tudo indica que ao menos nossa etapa cósmica surgiu mesmo de um evento inicial.

 Mas e se nosso Universo não for único, mas parte de um multiverso, esse sim eterno? Modelos atuais pressupõem que seja esse o caso, que o multiverso existe eternamente e que o nosso existe entre incontáveis outros. Seria a terceira Revolução Copernicana, agora removendo a centralidade do Universo.

A possibilidade do multiverso

Será o nosso Universo só um entre uma multidão de outros, todos parte de um multiverso eterno?

É bom começar explicando esse título que, sem dúvida, deve parecer estranho aos não especialistas.

 
A ideia é que nosso Universo (com "U" maiúsculo) é só um entre uma multidão de outros universos, todos parte de um multiverso que pode ter existido por toda a eternidade.

Com isso, o que chamamos de Big Bang seria apenas o evento que marcou o início da nossa narrativa cósmica. Outros universos teriam os seus big bangs e as suas histórias.

Existem vários tipo de multiverso, mas todos têm essa característica em comum, de serem genitores de universos. Por exemplo, algumas teorias sugerem que as leis da natureza podem variar de região a região no multiverso. Nesse caso, diferentes universos poderiam ter diferentes leis da física. No momento, essas teorias são mais metafísicas do que físicas.

Em outras teorias, os diferentes universos têm as mesmas leis, mas as constantes da natureza (a massa e a carga do elétron, a massa do próton, a constante que determina a intensidade da força da gravidade etc.) é que variam.

Esta última hipótese vem da teoria de supercordas, a tentativa de construir uma teoria de todas as forças da natureza (são quatro ao todo), a chamada "Teoria de Tudo".

No momento, não temos qualquer indicação de que o multiverso possa existir. Ou, se existir, se poderemos determinar sua existência. É possível que exista apenas o nosso Universo e ponto final. Porém, se for este o caso, temos o problema de explicar por que esse Universo e não outro. Especialmente se levarmos as previsões da teoria de supercordas a sério e concluirmos que o multiverso é inevitável e que um número enorme de universos existe, cada qual com suas constantes físicas e, portanto, com uma física diferente.
Universos como o nosso são comuns entre eles ou raros? Como determinar isso?

Uma resposta óbvia é que, se nosso Universo não existisse, não estaríamos aqui nos perguntando sobre sua existência. Ele existe e pronto. Mas essa resposta não é muito satisfatória, pois estamos programados para buscar explicações finais, narrativas que justifiquem o começo, o meio e o fim de uma história.

É difícil imaginar algo que não tenha tido um início, como o temos nós e todas as formas de vida. Mais difícil ainda é imaginar que algo possa surgir sem uma causa inicial.

A existência ou não do multiverso, para que seja uma questão científica e não filosófica ou teológica, precisa ser determinada experimentalmente, por alguma observação.

No momento, existem tentativas de fazer isso, estudando o efeito sobre dois universos vizinhos que tivessem sofrido uma colisão no passado. Infelizmente, esses modelos ainda são bem simples, e está faltando muita coisa.

Um dos problemas que a ciência enfrenta com esse debate é a questão do infinito. Se teorias afirmam que o multiverso existiu e existirá para sempre, como comprovar isso? Mesmo com o nosso Universo e seu futuro: para determinar se ele existirá para sempre, precisaríamos de um experimento que durasse também para sempre.

A crise aqui vem da colisão entre conceitos como o infinito e as limitações concretas da passagem do tempo da qual a ciência, enquanto obra humana, prescinde.

O tempo, a Terra e a Lua

Um dia, a Lua ficará posicionada sobre o mesmo ponto do nosso planeta, como fazem certos satélites

A Lua, segundo as teorias mais recentes, veio da Terra, arrancada por uma colisão cataclísmica com um planetoide do tamanho de Marte. Isso ocorreu na infância do Sistema Solar, uns 4,5 bilhões de anos atrás. Para quem aprecia referências bíblicas, a Lua é como Eva, nascida da costela de Adão, no caso, a Terra.

A matéria que foi assim arrancada acabou por se dispersar em torno da Terra e, aos poucos, foi se reaglutinando em um único corpo celeste, fadado a girar em torno de seu astro criador pela inexorável ação da gravidade.

Com isso, Terra e Lua têm suas dinâmicas interligadas desde a sua origem. Como a Lua veio da Terra, sua distância até nós já foi bem menor. Se hoje a Lua ocupa não mais do que uma área equivalente a uma unha no céu (em torno de meio grau), ela já foi bem mais visível.

Essa proximidade, devido ao fato de a força da gravidade cair com o quadrado da distância, significa que, no passado, a influência da Lua sobre a Terra, e a da Terra sobre a Lua, era muito maior.

Hoje, o efeito mais óbvio dessa atração são as marés, duas altas e duas baixas por dia. Fazendo as contas, a força das marés varia com o cubo da distância, sendo ainda mais sensível a ela do que a atração gravitacional. Portanto, no passado, as marés eram mais dramáticas do que são hoje.

A intensidade era tal que oceanos podiam se elevar por centenas de metros, e a própria crosta terrestre pulsava, variando em altitude por dezenas de metros, como se fosse feita de massa de modelar. Aos poucos, a Lua foi se afastando da Terra, como continua a fazê-lo, numa taxa de 4 cm ao ano. Isso significa que o efeito de maré diminui com o tempo. E os dias vão se tornando cada vez mais longos.

Muita gente me pergunta se o tempo anda passando mais rápido do que antigamente. A resposta é não; um minuto continua sendo um minuto, já que a definição de minuto não mudou. O que muda sempre é a duração do dia, mesmo que de modo imperceptível para nós. Estimativas atuais afirmam que a duração de um dia, uma revolução completa da Terra em torno de si mesma, aumenta 1,7 microssegundos por século. Com esse passo de tartaruga, meio bilhão de anos atrás o dia durava um pouco mais de 22 horas, e um ano tinha 397 dias.

Esse efeito vem, também, das marés. A Lua, que hoje nos mostra sempre a mesma face, já girou de maneira diferente. No futuro longínquo, com a desaceleração contínua da rotação da Terra, o dia durará 47 horas, e a distância até a Lua será 43% maior do que é hoje.

A essa altura, a Terra girará em torno de seu eixo com o mesmo período no qual a Lua girará em torno da Terra. A Lua estará sempre sobre o mesmo ponto do nosso planeta, como hoje o fazem os satélites geossíncronos. Será um futuro estranho, muito diferente de hoje, quando a Lua ainda é generosa com todos na Terra. Mas isso só ocorrerá dentro de bilhões de anos.

Pensando sobre esses efeitos, vemos como tanto em nossas vidas é produto de convenções que, mesmo se tomadas como permanentes, não o são. Tudo vem da nossa percepção da passagem do tempo, a qual, numa vida de apenas uma centena de anos, é cega aos percalços lentos da dança dos astros.

Sonhos de viagens à Lua

 A exploração do espaço é a área da ciência em que é mais clara a sua dívida em relação à ficção 

 A morte recente de Neil Armstrong, o intrépido astronauta americano cuja principal distinção foi ter sido o primeiro humano a pisar na Lua, inevitavelmente me levou ao dia 20 de julho de 1969, quando, com os olhos incrédulos grudados na TV, assisti com meus primos a um feito que mais parecia ficção do que realidade.

 O poder transformador da imagem de um ser humano saltitando pelo solo lunar foi tal que, mesmo para um menino carioca de 10 anos, a vida jamais seria a mesma. Explorar a Lua adquiriu um significado mítico: o primeiro passo para a conquista do espaço e a emancipação cósmica da humanidade.

 Sabendo das dificuldades de virar astronauta no Brasil, optei por aprender sobre a ciência do espaço, devidamente complementada por obras de ficção tratando da exploração imaginária do nosso satélite natural. Afinal, como disse o pioneiro da exploração espacial Robert H. Goddard, "é difícil dizer o que é impossível, pois o sonho de ontem é a esperança de hoje e a realidade de amanhã". A exploração do espaço é, sem dúvida, a área da ciência em que é mais clara a sua dívida em relação à ficção.

 Lendo alguns dos primeiros relatos imaginários de viagens à Lua, vemos quão alto a imaginação humana voa quando livre de dados, e quão difícil é transformar imaginação em realidade. Sonhar em ir à Lua e chegar lá são duas coisas muito diferentes, aspectos complementares da nossa humanidade, como sonhadores e inventores. Toda invenção começa com um sonho.

 A primeira narrativa conhecida de viagem à Lua foi escrita pelo satirista Luciano (125 d.C.). Em uma obra que inspirou muitos de seus sucessores ilustres, como Kepler, Cyrano de Bergerac, Jonathan Swift e Voltaire, Luciano conta como, na companhia de outros 50 exploradores, saiu pelos oceanos para ver onde terminavam. Um dia, "um vento violento soprou o navio pelos ares até grande altitudes, mantendo-nos suspensos por sete dias e noites, até que, no oitavo, demos numa terra, uma ilha redonda, brilhante e plena de luz".

 Uma vez na Lua, os exploradores enfrentam inúmeras confusões, incluindo uma guerra contra o reino do Sol e suas criaturas que, numa tradição que Luciano atribui a Homero em sua obra "Odisseia", eram extremamente bizarras. Ao que parece, a guerra é uma condição inescapável de criaturas semelhantes aos homens, espécie de enfermidade incurável. Como escreveu Luciano, "podemos bem dizer que a guerra é a geradora de todas as coisas".

 Pergunto-me o que o heroico Neil Armstrong, famosamente discreto e recluso, pensava de fantasias como a de Luciano. Embora se dissesse "um engenheiro nerd de meias brancas e cheio de canetas no bolso da camisa", ocasionalmente demonstrava grande inspiração: "Olhando para o passado, fomos mesmo muito privilegiados de ter vivido numa breve parcela da história em que mudamos como o homem olha a si mesmo, o que poderá vir a ser e os lugares aonde irá".

 Para este garoto já crescido, Armstrong continuará sendo um raio de luz num mundo que tanto necessita de heróis como ele. E, para mostrar como levo a complementaridade entre ciência e literatura a sério, um de meus filhos se chama Lucia

Ciência, fé e extrapolação

 A crença de Newton na gravidade era tão grande que o levou a especular sobre a dimensão do Cosmo

 Será que podemos compreender o mundo sem ter alguma espécie de crença? Essa não só é uma das questões centrais da dicotomia entre a ciência e a fé como também influencia de que modo um indivíduo se relaciona com o mundo.

 Se contrastarmos explicações míticas e científicas da realidade, podemos dizer que mitos religiosos procuram explicar o desconhecido com o "desconhecível", enquanto que a ciência procura explicar o desconhecido com o "conhecível".

 A tensão vem da crença de que duas realidades independentes existem em pé de igualdade; uma que pertence a este mundo (e que é, portanto, "conhecível"), e outra fora dele (e que é, portanto, "desconhecível" ou inescrutável).

 Tanto o cientista quanto o crente acreditam, se bem que a crença de cada um é bem diferente. A do cientista se manifesta de forma clara quando faz uma extrapolação de uma teoria ou modelo além de seus limites testados.

 Por exemplo, ao afirmar que "a gravidade atua da mesma forma em todo o Universo", ou "a teoria da evolução por seleção natural se aplica a todas as formas de vida, inclusive as extraterrestres", não sabemos se essas extrapolações são verdadeiras. Mas, dado o sucesso das teorias em que se baseiam, vale a pena apostar nelas. Testes futuros confirmarão (ou não) a veracidade da extrapolação.

 Sem esse tipo de fé no poder da extrapolação, a ciência não avançaria. Eis um exemplo. A teoria da gravitação universal de Newton, explicada no Livro 3 do seu monumental "Princípios Matemáticos da Filosofia Natural", deveria ter sido chamada de "teoria da gravitação do Sistema Solar", já que, no século 17, não havia como testá-la.

 Porém, Newton foi em frente e supôs que a força da gravidade-proporcional à massa dos corpos e inversamente proporcional ao quadrado de sua distância- funcionaria em todo o Cosmo: "Se foi estabelecido que todo corpo na vizinhança da Terra gravita em direção à ela em proporção à sua matéria, teremos de concluir que todos os corpos exercem gravitação mútua".

 Mais tarde, em carta datada de 10 de dezembro de 1692 e endereçada a Richard Bentley, teólogo de Cambridge, Newton usa a mesma extrapolação para argumentar que o Universo deve ser infinito.

 Se a gravidade atuasse sobre um Universo finito, pensou Bentley, não causaria o colapso de toda a matéria no seu centro? Newton concordou que esse seria o destino da matéria num universo finito.

 Porém, sugeriu, "se a matéria estiver distribuída de forma homogênea em um Universo infinito, não colapsaria em uma única massa; um pouco de matéria se aglomeraria em um lugar, um pouco mais em outro, constituindo um número infinito de grandes massas, espalhadas pelas distâncias do espaço".

 A crença de Newton na natureza universal da gravidade era tão forte que o levou a especular com confiança sobre a extensão espacial do Cosmo. Einstein fez algo semelhante, mas temos de deixar essa história para outra semana.

 Para avançar em suas teorias, o cientista precisa ter a coragem de arriscar e de estar errado. Só quando nos atrevemos a arriscar e errar é que podemos, talvez, enxergar um pouco mais longe do que os outros.

Cem anos de mistério

 Raios cósmicos afetam de viagens espaciais à memória de computadores, mas sua origem ainda é controversa 

 Neste mês, físicos celebram o centenário da descoberta dos raios cósmicos, esses chuveiros de partículas vindas do espaço. Apesar de hoje conhecermos bem sua natureza e composição, muitas perguntas permanecem em aberto, especialmente com relação aos raios cósmicos ultraenergéticos.

 Que processo natural é capaz de acelerar partículas a energias milhões de vezes maiores do que as atingidas no colisor de partículas do Cern, onde foi descoberto o bóson de Higgs?

 Apesar do nome, raios cósmicos têm uma importância prática, já que produzem 13% da radioatividade natural a que somos expostos. Tripulações de aviões recebem o dobro dessa radiação, e astronautas mais ainda. Aliás, raios cósmicos são um dos fatores que complicam viagens espaciais mais longas, como a ida de humanos a Marte.

 Também interferem no funcionamento de computadores, causando erros de armazenamento de dados. Num estudo de 1990, cientistas da IBM estimaram que raios cósmicos induzem um erro para cada 256 megabytes de RAM por mês.

 Em agosto de 1912, o físico austríaco Victor Hess subiu num balão até 5,3 km medindo o fluxo de partículas vindas do céu. A expectativa era de que o fluxo diminuiria com a altitude, exatamente o oposto do que Hess descobriu. A conclusão era clara: as partículas vinham do espaço.

 Nas décadas seguintes, a composição dos raios cósmicos foi decifrada: 90% são prótons; 9% são núcleos dos átomos de hélio, as partículas alfa; 1% são elétrons. Uma pequena fração deles vem de núcleos atômicos forjados meros minutos após o Big Bang. Quando essas partículas se chocam com moléculas da atmosfera, a transformação de sua energia de movimento em matéria, segundo a fórmula E=mc2, cria uma reação em cadeia, um "chuveiro" de partículas.

 A maioria dos raios cósmicos vem do Sol. Mas o mecanismo que gera os mais energéticos ainda é desconhecido. Certamente são criados em eventos astrofísicos dramáticos. Dos vários candidatos, dois têm destaque: buracos negros gigantes que existem no centro de galáxias ou explosões de raios gama, os eventos cósmicos mais energéticos que conhecemos, provavelmente causados quando uma estrela colapsa e vira uma estrela de nêutrons ou um buraco negro, ou quando duas estrelas de nêutrons colidem.

 Um experimento recente da Universidade de Wisconsin, nos EUA, chamado de IceCube, apresentou evidências contra a hipótese de as explosões de raios gama serem responsáveis pelos raios cósmicos ultraenergéticos. A teoria prevê que raios gama e muitos neutrinos são gerados quando estrelas explodem e viram supernovas. Mas o IceCube não detectou sequer um neutrino vindo dessas explosões, o que torna difícil entender de onde vêm as partículas dos raios cósmicos.

 Por outro lado, o Observatório Pierre Auger, onde trabalham vários brasileiros, viu forte correlação entre núcleos de galáxias ativos -onde há buracos negros gigantes- e raios cósmicos ultraenergéticos. Mas o debate ainda contiua.

 Qualquer que seja a explicação, tais raios são uma ponte entre nós e os confins do espaço, reforçando nossa profunda relação com as grandes escalas do Cosmos.

Aristóteles e Higgs: uma parábola

 A ciência não é infalível, mas é o melhor método que temos para aprender como o mundo funciona 

 ARISTÓTELES E Peter Higgs entram num bar. Higgs, como sempre, pede o seu uísque de puro malte. Aristóteles, fiel às suas raízes, fica com um copo de vinho.

 "Então, ouvi dizer que finalmente encontraram", diz Aristóteles, animado. "É, demorou, mas parece que sim", responde Higgs, todo sorridente. "Você acha que 40 anos é muito tempo? Eu esperei 23 séculos!" "Como é?", pergunta Higgs, atônito. "Você não acha que..."

 "Claro que acho!", corta Aristóteles. "Você chama de campo, eu de éter. No final dá no mesmo, não?"

 "De jeito nenhum!", responde Higgs, furioso. "O seu éter é inventado. Eu calculei, entende? Fiz previsões concretas."

 "Vocês cientistas e suas previsões...", diz Aristóteles. "Basta ter imaginação e um bom olho. Você não acha que o meu éter é uma excelente explicação para o que ocorre nos céus?"

 "Talvez tenha sido há 2.000 anos. Mas tudo mudou após Galileu e Kepler", diz Higgs.

 Aristóteles olha para Higgs com desprezo. "Você está se referindo a esse 'método' de vocês, certo?"

 "O método científico, para ser preciso", responde Higgs, orgulhoso. "É a noção de que uma hipótese precisa ser validada por experimentos para que seja aceita como explicação significativa de como funciona o mundo."

 "Significativa? A minha filosofia foi muito mais significativa para mais gente e por muito mais tempo do que sua ciência e o seu método."

 "É verdade, Aristóteles, suas ideias inspiraram muita gente por muitos séculos. Mas ser significativo não significa estar correto."

 "E como você sabe o que é certo ou errado?", rebate Aristóteles. "O que você acha que está certo hoje pode ser considerado errado amanhã." "Tem razão, a ciência não é infalível. Mas é o melhor método que temos para aprender como o mundo funciona", responde Higgs.

 "Nos meus tempos bastava ser convincente", reflete Aristóteles com nostalgia. "Se tinha um bom argumento e sabia defendê-lo, dava tudo certo", continuou. "As pessoas acreditavam em você, mas não era fácil. A competição era intensa!" "Posso imaginar", responde Higgs. "Ainda é difícil. A diferença é que argumentos não são suficientes. Ideias têm que ser testadas. Por isso a descoberta do bóson de Higgs é tão importante."

 "É, pode ser. Mas no fundo é só um outro éter", provoca Aristóteles.

 "Um éter bem diferente do seu", responde Higgs. "E por quê?", pergunta Aristóteles. "Pra começar, o campo de Higgs interage com a matéria comum. O seu éter não interage com nada."

 "Claro que não! Era perfeito e eterno", diz Aristóteles.

 "Nada é eterno", rebate Higgs.

 "Pelo seu método, a menos que você tenha um experimento que dure uma eternidade, é impossível provar isso!", afirma Aristóteles.

 "Touché, você me pegou", admite Higgs. "Não podemos saber tudo." "Exato", diz Aristóteles. "E é aí que fica divertido, quando a certeza acaba." "Parabéns pela descoberta do seu éter", diz Aristóteles.

 "Existem muitos tipos de éter", afirma Higgs. "E muitos tipos de bósons de Higgs", retruca Aristóteles.

 "É, vamos ter que continuar a busca." "E o que há de melhor?", completa Aristóteles, tomando um gole.

Ciência e inovação no Brasil

O país tem de realizar um enorme esforço para avançar na geração e na utilização do conhecimento

RECENTEMENTE, ESTIVE em Brasília, a convite da Comissão de Ciência, Tecnologia, Inovação, Comunicação e Informática do Senado. O objetivo foi participar do seminário "Caminhos para a Inovação", uma atividade da ENCTI (Estratégia Nacional de Ciência, Tecnologia e Inovação), iniciada em 2011 pelo então Ministro de Ciência e Tecnologia, Aloizio Mercadante.

Estavam também presentes o neurocientista Miguel Nicolelis e várias autoridades da área, como Glaucius Oliva, presidente do CNPq [agência federal de fomento à ciência]. Minha tarefa (e a do Nicolelis) era apontar possíveis mecanismos para que o Brasil deixe de ser potência agropecuária e de extração de minérios e crie uma economia movida pela inovação competitiva.

Comecei citando o relatório da ENCTI, de autoria do Mercadante:

1) A sociedade do futuro é a sociedade do conhecimento.

2) O Brasil tem de realizar um enorme esforço para avançar na geração e utilização do conhecimento científico, criando competências em áreas estratégicas.

3) O país precisa de uma revolução do seu sistema educacional.

Como fica bem claro, o ministro apontou bem o que deve ser feito. A questão é como.

Entre as 59 maiores economias do mundo, o Brasil ocupa a 54ª posição em infraestrutura tecnológica e educacional. Esses são dados do do Institute for Management Development, que examina as tendências econômicas dos países, mapeando sua viabilidade futura. O Brasil hoje ocupa a 47ª posição em performance econômica, caindo da 30ª em 2011. As coisas não vão tão bem quanto a maioria pensa.

Antes de mais nada, é necessária uma profunda revitalização da educação científica nacional: o Brasil precisa dobrar o número de engenheiros formados para poder suprir a demanda que já existe. Para isso, os jovens têm de ver a ciência como uma carreira viável, interessante e gratificante. A ciência precisa ser ensinada de outra forma, levando do encantamento à inovação.

As crianças precisam ver a ciência no seu cotidiano, no mundo que as cerca e no que as interessa; não pela memorização de fórmulas, mas olhando para o mundo de forma qualitativa, para então aprender as ferramentas quantitativas que cientistas usam para estudá-lo.

Estudantes de graduação e de pós devem visitar escolas públicas e privadas, para que crianças e jovens tenham contato com estudantes de ciências, desmistificando a carreira. Cientistas brasileiros também precisam participar de forma muito mais ativa na educação informal da população: palestras dirigidas ao público, observação astronômica em espaços abertos, feiras de ciência etc. A mídia nacional precisa dedicar mais espaço à ciência, especialmente na TV aberta e em horário nobre, nem que sejam alguns parcos minutos por semana.

É necessária uma lei de fomento à pesquisa, equivalente à Lei Rouanet da cultura. Com isso, o setor industrial e comercial terá incentivo para investir em ciência, algo que nos EUA e na Europa é essencial.
Falei sobre outras estratégias, mas essas foram as principais. O interessante é que o Nicolelis chegou depois e, sem me ouvir, apresentou quase os mesmos pontos. Basta que o Legislativo nos ouça também.

No coração de um buraco negro

É incrível que buracos negros tenham sido inventados antes de ser descobertos pelo homem


O que acontece com quem cai num buraco negro? Imagino que muitos
de vocês perderam muitas horas de sono com isso. Especialmente

agora, quando sabemos que existe um buraco negro gigante no centro da maioria das galáxias, inclusive na nossa, um monstro de 4 milhões de massas solares. No dia 13 de Junho, a sonda espacial NuSTAR -equipada com um telescópio que detecta raios X- foi lançada para examinar em detalhe o que ocorre no nosso gigantesco ralo cósmico.

Segundo a teoria da relatividade geral de Einstein, a gravidade pode ser explicada como resultado da curvatura do espaço em torno de um objeto com massa: quando maior a massa do objeto, mais curvo o espaço à sua volta, e maior sua atração sobre corpos vizinhos. Quanto mais curvo o espaço, mais difícil é escapar da sua gravidade.

O buraco negro é o caso no qual o espaço é tão curvo que nada escapa de sua atração, nem mesmo a luz. Para "ver" um buraco negro é preciso olhar para o entorno dele.

Para Einstein e a maioria dos físicos, os buracos negros são um grande desafio. A maioria deles são restos de estrelas que, ao morrer, implodem como balões furados. O problema é que, durante a implosão, a gravidade vai ficando cada vez mais forte. E a implosão não para. No centro da estrela em colapso se forma uma "singularidade", um ponto onde a gravidade é infinitamente forte e as leis da física deixam de fazer sentido.

A singularidade é circundada pelo "horizonte", a esfera que separa a estranheza do buraco negro do mundo exterior. Se você ultrapassar o horizonte, nunca mais escapa: seu destino é continuar até a singularidade, onde será triturado por completo. Mas não há nada a temer, pois bem antes disso seu corpo será esticado feito espaguete e rasgado.

Einstein nunca gostou de teorias que deixam de fazer sentido. Em 1935, escreveu um artigo com Nathan Rosen no qual sugeriu que o centro de um buraco negro é uma ponte para outro local no Universo (ou mesmo para outro universo), e que do outro lado existe um "buraco branco", o oposto do buraco negro, um ponto de onde surge matéria, como uma cornucópia cósmica.

Esses "buracos de minhoca", como ficaram conhecidas as pontes de Einstein-Rosen, vêm inspirando incontáveis histórias e filmes de ficção científica, pois, em princípio, permitem viagens a velocidades maiores do que a da luz. Infelizmente, fora a total falta de evidência de buracos brancos, para manter as duas bocas do buraco de minhoca abertas é necessário um tipo de matéria que tem energia "negativa", até hoje nunca vista.

A coisa piora se a teoria de Stephen Hawking, que prevê que buracos negros evaporam lentamente, estiver correta. Afinal, se evaporarem, tudo o que resta é a singularidade nua, o ponto absurdo. Horrorizados, físicos propuseram que algo protege essa nudez, a Conjectura de Censura Cósmica.

Qualquer que seja o destino da singularidade, é incrível que buracos negros tenham sido inventados antes de ser descobertos, um casamento quase mágico da imaginação com o Cosmo. É como se a natureza nos dissesse: arrisquem mesmo, sonhem alto. E estejam sempre abertos para o inesperado, pois ele está sempre à espreita.

Breve meditação sobre o Nada

Na física moderna, o espaço vazio, o 'Nada', pode abrigar flutuações capazes de dar origem a todo um universo

Recentemente, envolvi-me num debate com o físico Lawrence Krauss, que publicou um livro no qual afirma que a física hoje explica como o Universo surgiu do nada. Ou seja, a velha questão da Criação sob roupagem científica, e mais um exemplo de arrogância intelectual.

É bom começar com Aristóteles, que decidiu que a "natureza detesta o vácuo", declarando que o "nada" não existe, ao menos como vazio absoluto. Para ele, o espaço era pleno de éter, a substância dos planetas e demais objetos celestes.

No século 17, Descartes também propôs que a natureza era plena. Os planetas eram carregados em torno do Sol por redemoinhos celestes, criados pela circulação duma substância que enchia o espaço.

Newton mostrou que Descartes estava errado, argumentando que a fricção causaria a queda da Lua sobre a Terra. Para ele, a gravidade podia ser explicada por uma força à distância, agindo no vazio.

Esse pingue-pongue continuou até o século 19, quando James Maxwell mostrou que a luz é uma onda eletromagnética. Como toda onda, precisava dum meio para se propagar. Maxwell e outros sugeriram o éter, diferente do dos gregos, mas que preenchia o espaço sem provocar fricção nas órbitas celestes.

Em 1905, Einstein mostrou que o éter era desnecessário: as ondas de luz podem se propagar no espaço vazio. Mais uma vez, o éter some.

Em torno da mesma época veio a mecânica quântica, para explicar a física dos átomos. Foi então que tudo mudou: as regras no mundo dos átomos são diferentes das do nosso mundo. Mais precisamente, seus efeitos existem no nosso mundo, mas são imperceptíveis.

No mundo atômico, nada para. A matéria vibra incessantemente, feito gelatina sacudida. Se você tenta localizar um elétron num ponto do espaço, ele escapa feito uma gota de mercúrio. Esse é o princípio da incerteza de Heisenberg, que impõe um limite absoluto na informação que podemos obter do mundo.

Como movimento tem energia, o princípio também diz que a energia nunca é zero. Na física moderna, representamos uma partícula como excitação de um campo. O espaço é permeado por campos que, de vez em quando, criam partículas.

Os campos vibram incessantemente e, com isso, podem criar partículas com energias variadas: quanto maior a energia, menos tempo essas partículas duram, retornando ao "nada" de onde vieram, o campo vazio (ou vácuo). Se incluirmos a gravidade nesse esquema, e entendendo que é interpretada como a curvatura do espaço causada pela matéria, flutuações quânticas no campo gravitacional levam à flutuações na curvatura do espaço.

Temos, então, o espaço vazio, o "Nada", onde uma flutuação pode levar a uma bolha de espaço, um cosmoide que pode crescer e se transformar num universo inteiro.

É assim que a cosmologia descreve a criação do Universo a partir do nada. Esse tipo de explicação pressupõe toda uma estrutura conceitual, e não faz sentido sem ela. Já não basta celebrar a inventividade humana, capaz de criar teorias desse tipo, sem ter de elevá-la a um nível divino? Parece-me óbvio que a mente humana não pode criar num vácuo: o "nada" absoluto é importante como instrumento metafísico, mas sem importância no mundo real.

Será que devemos ir ao espaço?

Impedir a exploração humana do espaço é ir contra a história; somos exploradores por natureza

Já que na semana passada escrevi sobre como alienígenas ultra-avançados seriam indistinguíveis de deuses, hoje queria ir na direção oposta e explorar o nosso papel como exploradores cósmicos. O assunto foi inspirado pela missão sensacional do módulo Dragon, da empresa SpaceX, o grupo privado que na semana passada acoplou pela primeira vez uma cápsula à Estação Espacial Internacional, inaugurando uma nova era na corrida espacial.

Existem duas escolas de pensamento no que tange a nosso papel na exploração espacial. Membros da primeira argumentam que, do ponto de vista de custos e rapidez de resultados, missões robóticas são de longe melhores. Os sucessos até aqui são mesmo notáveis: por exemplo, a exploração dos planetas gigantes do Sistema Solar (Júpiter, Saturno, Urano e Netuno) pelas missões Voyager 1 e 2 e, mais recentemente, as missões Galileu e Cassini; os veículos de exploração de Marte, guiados por controle remoto daqui da Terra, e a nova missão que deve chegar lá no dia 6 de agosto, com um veículo de exploração bem maior do que seus antecessores. Exemplos não faltam, provando que podemos aprender enviando máquinas ao espaço. É bem mais barato do que enviar humanos e ninguém corre risco de morte.

A segunda escola defende que humanos precisam ir ao espaço. É nossa prerrogativa enquanto espécie inteligente, nosso mandato cósmico. As crianças adoram a ideia de explorar o espaço e muitos se interessam por ciência por causa disso.

Na prática, ter humanos in situ é muito eficiente, pois não só improvisamos como não somos bloqueados por pedras ou sofremos dano em painéis solares e antenas. (Se bem que nosso equipamento pode sofrer esses e outros danos.)

Existem muitas razões para enviar humanos ao espaço, algumas científicas e outras mais românticas. Devemos agora adicionar "dinheiro" entre elas, já que se pode ganhar muito com a exploração privada do espaço -mineração, pesquisa, projetos governamentais, turismo e outros. O grupo SpaceX, por exemplo, tem um contrato de US$ 1,6 bilhão com a Nasa para entregar equipamentos à Estação Espacial Internacional.

Idealmente, a resposta deveria combinar as duas posições: robôs são necessários, pois podem ir aonde não podemos, realizar tarefas para nós impossíveis e nos poupar de riscos desnecessários. Por outro lado, impedir a exploração humana do espaço é ir contra a história da nossa espécie. Somos exploradores por natureza, muitas vezes sem nos importar com os riscos.

Tenho certeza que, se um programa desenvolvesse uma viagem apenas de ida a Marte, não faltariam voluntários dispostos a chegar lá para serem imortalizados pela história da humanidade e para manter nosso expansionismo vivo.

Difícil imaginar que nosso futuro não será no espaço e que, dentro de alguns milhões de anos, não seremos nós os colonizadores de boa parte da galáxia. Pode até ser que encontremos "outros" pelo caminho -se bem que seu silêncio até aqui parece indicar sua raridade ou sua ausência (ou falta de interesse na nossa espécie). Já que, com tecnologias atuais, a viagem até a estrela mais próxima demora uns 100 mil anos, é bom começarmos logo.

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

ETs, o sobrenatural e o divino

Somos cegos em relação ao futuro, e é impossível prever as características de inteligências extraterrestres

SERÁ POSSÍVEL distinguir entre seres alienígenas ultra-avançados e deuses? Inúmeros clássicos da ficção científica, entre eles "2001: Uma Odisseia no Espaço", de Arthur Clar-ke, sugerem que civilizações extraterrestres ultra-avançadas seriam percebidas pela humanidade como divinas. Isso é menos bizarro do que parece, já que ocorreu aqui na Terra, na era das grandes explorações europeias.

Quando os europeus chegaram às Américas, vários nativos os tomaram por deuses. Tinham aparência diferente, usavam trajes estranhos, suas naves enormes podiam viajar por vastas distâncias, sua origem era incerta e podiam matar facilmente com armas de fogo.

No nosso caso, "eles" seriam capazes de feitos que hoje consideramos impossíveis, como se teletransportar, criar novas formas de vida em segundos ou ler nossas mentes. Mas esses impedimentos ocorrem com a tecnologia atual e, em ciência, os sonhos de hoje podem ser a realidade de amanhã.

"Nada é maravilhoso demais para ser verdade, contanto que seja consistente com as leis da natureza", disse o físico Michael Faraday, em meados do século 19.

Por outro lado, muitas descobertas científicas revelam novas leis ou vêm da quebra de leis vigentes. As metáforas e imagens que usamos para descrever o mundo mudam com o tempo, dependentes que são do conhecimento tecnológico e científico da época. Quem, cem anos atrás, compararia o Universo a um computador? E como podemos saber aonde nossa inventividade nos levará em dez ou 50 anos? Ninguém poderia ter previsto que a invenção dos computadores geraria as redes sociais Facebook e Twitter.

Somos parcialmente (se não totalmente) cegos em relação ao futuro não muito distante. Assim, é impossível prever as características de inteligências extraterrestres ultra-avançadas, se é que elas existem. Podemos especular, o que é sempre divertido. Mas os poderes que, para nós, são incríveis hoje, como teletransporte, são inspirados pela ciência atual. O que esses alienígenas são de fato capazes de fazer ou o que nós faremos no futuro é um grande ponto de interrogação.

Como em tantos filmes e livros, pode ser que "eles" estejam por aqui e não possamos vê-los. Pode ser que controlem, ou ao menos influenciem, nossas vidas, invisíveis mas ativos. Seguindo esse raciocínio, a fronteira entre o natural e o sobrenatural fica embaçada. Afinal, se não conhecemos todas as leis da natureza, é possível que o que chamamos de sobrenatural hoje possa, amanhã, ser perfeitamente natural.

Se seus olhos ainda não estão arregalados, pergunto: poderia haver uma conexão entre o sobrenatural e a existência de seres que são perfeitamente naturais mas que, por estarem tão além da nossa compreensão, são indistinguíveis de entidades sobrenaturais?

Não acredito que seja o caso. Apesar de nossa cegueira parcial, já aprendemos muito sobre o mundo natural. Embora limitados, buscamos, rebuscamos e não encontramos nada. "Eles" podem estar rindo às nossas custas (se é que riem). Talvez não existam ou não nos deem a menor importância. Qualquer que seja a resposta, é bom poder continuar a especular. Talvez a cegueira seja nossa maior bênção.

O que dinossauros nos ensinam

A história das colisões na Terra mostra que, se a história tivesse sido outra, não estaríamos aqui

Às vezes, a morte vem de lugares inesperados. Para um dinossauro que vivia há 65 milhões de anos, o maior perigo eram outros dinossauros, especialmente o "T. rex", que só temia outros como ele.

Porém, mesmo que algumas populações de dinossauros estivessem em declínio já antes da extinção, o que deu cabo deles foi a colisão cataclísmica de um asteroide de 10 km de diâmetro.

O impacto deixou uma cratera de 150 km na península de Yucatán, no México. É difícil imaginar que uma única colisão possa causar tamanho dano. Mas uma rocha que viaja a 30 km por segundo (150 vezes mais veloz do que um jato) deposita uma energia no seu impacto equivalente a 100 mil vezes a energia da detonação simultânea de todas as bombas termonucleares que existiam na Guerra Fria. O refluxo de matéria viajou até a metade da distância entre a Terra e a Lua.

Nuvens de poeira bloquearam o sol durante meses e a temperatura caiu vertiginosamente. Após a poeira se assentar, um efeito estufa acelerado fez com que a temperatura subisse rapidamente; mais de 50% das espécies desapareceram.

Esse não foi o único impacto na Terra ou o que mais destruiu a vida. Felizmente, esse tipo de colisão é raro, ocorrendo em média a cada 30 milhões de anos. Uma das mais recentes ocorreu em 1908 em Tunguska, na Sibéria, destruindo cerca de 30 km2 de floresta com a energia de 185 bombas de Hiroshima. Esse tipo de impacto, com frequência média de cem anos, pode causar sérios danos, mas não extinções globais. (No caso de Tunguska, o fragmento explodiu antes do impacto.)

Será que isso pode acontecer de novo? A Nasa tem um programa dedicado à caça de asteroides e cometas, com eficiência de cerca de 75%.

Asteroides ou cometas considerados ameaças globais podem ser detectados com dois anos de antecedência. Uma missão poderia ser enviada com o intuito de desviar a órbita do asteroide, evitando o impacto, como explico no livro "O Fim da Terra e do Céu".

A história das colisões que ocorreram na Terra nos ensina algo crucial sobre a vida: se a história tivesse sido outra, a vida aqui teria evoluído de forma diferente e não estaríamos aqui. Nossa existência é produto de eventos cósmicos de dimensão apocalíptica, acidentes que causaram mudanças drásticas nas condições terrestres, afetando as espécies e destruindo muitas delas.

Quando o balanço ecológico muda, mudam o equilíbrio dinâmico entre presa e predador e a distribuição de alimentos. A pressão ambiental leva a novas condições que vão beneficiar certas espécies em detrimento de outras.

Como cada planeta tem a sua história e nenhuma é idêntica, mesmo supondo que outras "quase-Terras" existam pela galáxia afora e que a vida exista nesses planetas, ela terá características diferentes. Consequentemente, humanos só existem aqui, resultado dos detalhes da história única de nosso planeta.

A história da vida num planeta reflete a história da vida do planeta. Como histórias planetárias não são duplicáveis num universo finito, somos únicos no Universo. Uma boa lição que os dinossauros nos ensinam, especialmente naqueles dias em que você não se sente lá muito importante.

Ciência cara = bom investimento

Um mundo sem ciência ambiciosa fica privado de conhecimento novo e das aplicações das descobertas

Fazer pesquisa é caro, mas vale a pena. Vamos pensar apenas na ciência de base, ou seja, a ciência que não tem o objetivo imediato de ser "útil" via aplicações tecnológicas ou gerando riqueza, cuja meta é investigar a natureza. Quanto um país deve investir nesse tipo de pesquisa?

Quando se discute como equilibrar o orçamento da União, é crucial questionar como os fundos vindos do contribuinte devem ser usados. Afinal, existem necessidades críticas em educação, infraestrutura de transporte, modernização de hospitais, atendimento médico para milhões de necessitados etc.

Num ensaio recente na "New York Review of Books", uma prestigiosa publicação americana, o prêmio Nobel Steven Weinberg afirma que a solução nunca deve ser tirar dinheiro de áreas necessitadas para financiar pesquisa de base (ou qualquer outra). Por outro lado, o investimento na pesquisa de base deveria ser uma opção óbvia para qualquer país que pretende ter uma posição de liderança internacional.

No início do século 20, físicos lidavam com um modo inteiramente novo de interpretar a natureza. Einstein forçou uma revisão dos conceitos de espaço, tempo e energia. Planck, Bohr, Schrödinger e Heisenberg nunca poderiam ter imaginado que suas ideias revolucionárias sobre a física do átomo efetivamente redefiniriam o mundo em que vivemos. Deles veio a revolução quântica, que gerou incontáveis aplicações tecnológicas, incluindo todos os equipamentos digitais, dos computadores aos raios laser, fibras ópticas e tecnologias nucleares.

Em seu ensaio, Weinberg mostra sua preocupação com o futuro da ciência de grande porte, projetos que alcançam bilhões de dólares. Recentemente, o sucessor do Telescópio Espacial Hubble, o Telescópio Espacial James Webb, teve seu orçamento cortado. Após muito drama, o financiamento foi restituído, mas ficou a insegurança. No mundo das partículas, a bola está com a Europa e seu mega-acelerador, o LHC. Cientistas americanos se juntaram ao projeto depois de perceberem a possibilidade de seu acelerador nacional desaparecer.

Na minha opinião, cortar o fomento à pesquisa de base, incluindo projetos bem definidos de alto custo, é inadmissível. Um mundo focado no imediato, no pragmático, pode ser eficiente, mas é extremamente monótono. Imagine um mundo sem as descobertas sensacionais que andam sendo feitas sobre o Cosmo e os mistérios da matéria; um sem estrelas explodindo, sem galáxias colidindo e buracos negros.

Pior, imagine um mundo sem o que ainda não conhecemos e que nunca poderemos descobrir sem nossos instrumentos de exploração. Ademais, perderíamos todas as possíveis aplicações das descobertas.

Uma possibilidade é a de incluir cada vez mais países com fortes economias emergentes, como a China, a Índia e o Brasil, no fomento aos grande projetos. Esse é um dos argumentos a favor da inclusão do Brasil como país-membro do ESO (Observatório Europeu do Sul), uma discussão que deixo para depois.

Quando vejo as enormes quantias sendo gastas na defesa nacional, eu me pergunto se nossas prioridades no lado criativo ou destrutivo. Quando deixamos de investir no novo, ficamos condenamos a só olhar para o velho.

Uma briga entre a física e a filosofia

A questão sobre a origem das coisas faz parte de todas as culturas. Será que a ciência pode resolvê-la?

Uma controvérsia vem se espalhando pela mídia americana. Qual a relação entre a ciência (mais propriamente a física) e a filosofia (mais propriamente da ciência)? Parece coisa meio arcana, mas não é.

Essa é uma briga antiga, reacendida quando o físico Lawrence Krauss publicou "O Universo do Nada: por que existe algo em vez de nada". Nele, Krauss explica como a física tem se aproximado de uma explicação para a pergunta sobre a origem de todas as coisas.

Sabemos que essa é uma questão antiga, parte de todas as culturas. Mas Krauss não dá bola para a antropologia cultural ou para a teologia e a filosofia. Para ele, exemplar típico da posição do "cientismo", só a ciência pode chegar a respostas úteis sobre esse tipo de questão.

O livro de Krauss foi demolido no "New York Times" pelo filósofo e físico David Albert, que questionou se Krauss entende o que significa o "nada". Resumindo, Albert argumenta que a física pressupõe a existência de campos fundamentais para definir sua versão do "nada". Portanto, esse não é o nada absoluto, mas é algo. A ciência só faz sentido quando definida sobre uma estrutura conceitual, começando pelas noções de espaço, tempo e energia.

Krauss respondeu em uma entrevista para o blog da revista "The Atlantic", chamando filósofos de idiotas. Arrependido, se desculpou na "Scientific American", algo extremamente embaraçoso.

Como descrevo no livro "A Dança do Universo", há apenas duas soluções para a questão da origem do Cosmo: ou ele surgiu em um momento do passado ou é eterno. Não é uma coincidência que universos eternos ou oscilantes ou com um começo apareçam tanto em mitos de criação quanto em modelos matemáticos do Cosmo. A diferença crucial é que, em ciência, podemos usar dados para diferenciar os modelos e decidir quais podem ser úteis.

O problema da origem de tudo nos remete à questão da Primeira Causa. Se descrevemos a realidade como uma sequência de eventos, ao irmos ao passado chegamos ao primeiro evento, o que por definição não tem uma causa.

Mitos de criação pressupõem entidades transcendentes, deuses além do espaço, do tempo e das leis da natureza. Se você se satisfizer com uma explicação sobrenatural do mundo, o problema acaba.

A ciência se opõe ao sobrenatural. Seu dogma central é que a natureza é inteligível: com a aplicação da razão, podemos construir explicações que podem ser testadas.

Será que a ciência pode então resolver a questão da origem de tudo? Os modelos que tentam fazê-lo usam conceitos da física quântica, onde o nada absoluto não existe.

Existe, sim, uma energia residual, que chamamos de energia de ponto zero. O vácuo é permeado por essa energia. O problema é que não sabemos como tratar dela. Quando aplicamos a física quântica ao Universo, a energia de ponto zero causa a implosão cósmica. Se isso fosse correto, não estaríamos aqui. Temos ainda muito o que aprender.

Ao mostrar a ciência de forma triunfal, Krauss confunde mais do que esclarece. Mesmo que tenha dito que questões continuam em aberto, o título do livro indica algo falso. Apesar dos avanços da ciência, modelos sobre a criação do Cosmo permanecem especulativos.

Um caminho tortuoso

 Apresentar a ciência como um triunfalismo infalível da civilização esconde o drama da descoberta  Do jeito que a ciência é ensinada nas escolas, não é à toa que a maioria das pessoas acha que o conhecimento científico cresce linearmente, sempre se acumulando. No entanto, uma rápida olhada na história da ciência permite ver que não é bem assim: o caminho que leva ao conhecimento é tortuoso e, às vezes, vai até para trás, quando uma ideia errada persiste por mais tempo do que deveria.

 Isso pode ocorrer por razões como censura política (veja o caso de Trofim Lysenko durante o regime stalinista na União Soviética) ou por ideologias na classe científica, promulgadas por membros influentes. Apresentar a ciência nas escolas e universidades ou nos meios informais de comunicação como um triunfalismo infalível da civilização esconde um de seus lados mais interessantes: o drama da descoberta, as incertezas da criatividade.

 Cientistas tendem a reagir negativamente às ideias que ameaçam o status quo. Por um lado, esse ceticismo é essencial, dado que a maioria das ideias novas está errada. Por outro, ele pode revelar um conservadorismo que atravanca o avanço do conhecimento. Um bom exemplo disso é o experimento de Albert Michelson e Edward Morley, realizado em 1887 para detectar o movimento da Terra através do éter, o meio material cuja função era servir de suporte para a propagação das ondas de luz. 

 Tal qual as ondas de som se propagam no ar, supunha-se que as ondas luminosas também necessitassem de um meio para se propagar, o éter. O experimento mediria as diferenças na velocidade da luz quando um raio luminoso ia contra o éter ou a favor, como quando andamos de bicicleta e sentimos um "vento" contra nosso corpo. (Uma bola jogada contra ou a favor do "vento" terá velocidades diferentes.) Para total e completa surpresa da comunidade científica, o experimento não detectou diferenças na velocidade da luz em qualquer direção.

 Em meio à perplexidade generalizada, várias tentativas de explicar o achado foram propostas, inclusive uma por George Fitzgerald e Hendrik Lorentz que sugeria que as hastes do aparato podiam encolher na direção do movimento. Esse encolhimento de fato existe, mas não como proposto pelos dois. Apenas em 1905 Einstein explicou o que estava acontecendo, com sua teoria da relatividade especial: o éter não existe -a velocidade da luz é sempre a mesma, uma constante da natureza.

 Observações recentes andam questionando a existência de um outro meio material ainda não detectado, a matéria escura. Essa matéria, supostamente feita de partículas diferentes das que compõem o que conhecemos no Universo (ou seja, coisas feitas de elétrons, prótons e nêutrons), deve ser seis vezes mais abundante que a matéria comum e se aglomerar em torno de galáxias, inclusive a nossa.

 As observações não detectaram a quantidade esperada de matéria escura. E agora? A coisa é complicada porque existem outros métodos de detecção da matéria escura que parecem bastante claros. Qualquer que seja a resolução do impasse atual, estou certo de que algo de novo e surpreendente está para acontecer. Será interessante ver a reação da comunidade ao se deparar com o inesperado.
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