A dolorosa busca pela verdade

Verdade, mesmo nas ciências exatas, é um conceito que exige muito cuidado. Em princípio, não há uma verdade final, uma teoria "perfeita" do mundo. O que existe são aproximações, algumas mais precisas do que outras, modelos matemáticos que descrevem os fenômenos que observamos na natureza.

Em raras ocasiões, teorias podem até prever a existência de novos fenômenos ou objetos ainda não observados ou descobertos, como se nossa imaginação se antecipasse aos nossos "olhos", criando realidades que depois comprovamos existir.

O ceticismo que marca o trabalho do cientista é ao mesmo tempo fundamental e brutal para preservar a credibilidade da ciência. No seu trabalho, o cientista tem poucas certezas. Uma delas é a do ceticismo com que uma idéia nova será acatada. Isso se ela não for completamente desprezada, claro.

A grande vantagem desse sistema é que se uma idéia for mesmo correta, ela será aceita pela comunidade científica. Anos, ou mesmo décadas, podem se passar antes que isso aconteça, o que muitas vezes pode trazer grande sofrimento e desespero ao seu proponente. Se por um lado temos de acreditar em nossas idéias e saber como defendê-las das críticas de colegas, por outro devemos também saber aceitar quando estamos errados, evitando frustrações ainda mais prolongadas. Essa lição oferecida pela ciência pode ser muito útil também fora dela.

Um dos episódios mais dramáticos na história da física ocorreu com o austríaco Ludwig Boltzmann, um dos arquitetos da mecânica estatística. Trabalhando no final do século 19, Boltzmann defendia a existência de átomos contra críticos como o filósofo Ernst Mach e o químico Friedrich Ostwald, que diziam que átomos não eram reais: eles não acreditavam que a física pudesse descrever o comportamento de objetos que não eram observáveis. O debate atingiu seu clímax durante uma conferência em Lubeck em 1895, conforme relatou Arnold Sommerfeld: "... era uma luta entre um touro (Boltzmann) e seu matador (Ostwald). Mas desta vez o touro conquistou o matador, apesar de toda sua elegância e técnica. Os argumentos de Boltzmann foram bem mais aceitos, com todos os jovens cientistas tomando seu lado."
Mas Boltzmann continuou isolado em sua batalha, o que lhe custou um altíssimo preço emocional. Deprimido e doente, em 1906, um ano antes da comprovação experimental da existência dos átomos, ele se suicidou.

Durante os primeiros dias do rádio, muitos achavam que a frequência modulada (FM), proposta por Edwin H. Armstrong, da Universidade de Columbia nos EUA, seria a solução contra a alternativa, a amplitude modulada (AM), que era muito suscetível à estática causada por distúrbios atmosféricos. Mas em 1922, o matemático John H. Carlson, do Bell Laboratories, publicou um artigo demonstrando que a banda requerida pela FM era maior do que pela AM, e que a distorção do sinal era maior. A maioria dos investigadores abandonaram seus projetos da transmissão em FM.

Isolado, Armstrong continuou a insistir nas vantagens da FM, e, em 1930, provou suas vantagens na luta contra a estática. As estações de rádio, que haviam investido pesadamente nas transmissões em AM, se recusaram a aceitar sua descoberta. Quando finalmente elas aceitaram, o fizeram sem pagar direitos a Armstrong, que gastou anos em lutas judiciais que lhe custaram todo seu dinheiro. Em 1954, exausto e empobrecido, Armstrong tirou sua própria vida.

Raramente as grandes descobertas ou invenções são rapidamente reconhecidas. O cientista, como qualquer outro profissional, comete às vezes erros de julgamento devido a preconceitos ou à aceitação cega de "verdades" ditadas por grandes nomes. Não há um sistema perfeito, pois não somos perfeitos. O que vale é nós enamorarmos de uma idéia, mas nunca cegamente.

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A Guerra Fria e a herança nuclear

Quando os EUA detonaram a primeira bomba atômica no deserto do Novo México, o chefe do Projeto Manhattan, J. Robert Oppenheimer, declarou, sombriamente, que a explosão inaugurou uma nova era para a humanidade. O evento, disse, lembrou-lhe parte de um texto das escrituras sagradas hindus, o Bhagavad Gita, que conta a história de como o deus Vishnu tenta convencer o príncipe-guerreiro Arjuna a concluir suas tarefas. Para impressionar o príncipe, Vishnu assume uma forma monstruosa com vários braços e diz: "Agora sou a Morte, destruidora de mundos".

A proliferação de armas nucleares após a Segunda Guerra Mundial mudou a história do mundo e o papel da ciência na história. Se antes a ciência criar e destruir, a criação e destruição eram sempre locais, de impacto limitado. Mas as armas nucleares inauguraram uma nova era, onde nos tornamos capazes de aniquilar a humanidade como um todo. Se antes a população civil sofria com invasões e saques, bombardeios e incêndios, agora a população do planeta inteiro pode sofrer as consequências de um conflito ou acidente com armas nucleares.

Essa nova realidade redefiniu os últimos 50 anos, com a polarização entre capitalismo e comunismo representando o frágil balanço que define nossa sobrevivência. As bombas de Hiroshima e Nagasaki, horrendas como foram, não se comparam ao poder devastador das bombas de fusão nuclear, ou de hidrogênio. Em um argumento perverso, essa política dizia que apenas através do balanço do poder de destruição entre as potências nucleares poderia ser alcançada uma paz duradoura. Isso me lembra um pouco o que os pais fazem quando compram presentes para suas crianças: para evitar brigas entre irmãos, é sempre melhor comprar dois brinquedos iguais. E assim definimos a sobrevivência de nossa espécie.

Mas com a queda da União Soviética, o balanço nuclear sofreu uma profunda alteração. Hoje, a Rússia está praticamente falida, paralisada por uma séria crise econômica e política, um gigante cego a procura de um novo rumo. Uma das consequências imediatas dessa crise é o abandono do arsenal nuclear e das centrais de controle de materiais usados na construção de armas nucleares. Antes da queda da União Soviética, os cientistas e os técnicos trabalhando no arsenal nuclear eram bem pagos, desfrutando de direitos e privilégios sociais. Hoje, grande parte deles está desempregada, ou recebendo salários que, para nossos padrões, são miseráveis. (Claro, me refiro a profissionais e técnicos com ensino superior.) Pior ainda, vários deles procuram por empregos mais lucrativos em outros países, o que em princípio pode acelerar a construção de armas nucleares em países com intenções nem sempre pacíficas.

Vários incidentes alfandegários envolvendo o contrabando de plutônio, urânio enriquecido ou tecnologia bélica nuclear foram registrados nos últimos anos. Uma nova forma de terrorismo está emergindo, o terrorismo nuclear, onde países com regimes totalitários ou fundamentalistas tentam obter tecnologia nuclear usada na construção de armas capazes de alcançar nações inimigas. A Coréia do Norte e o Irã poderão em breve ter mísseis capazes de atingir alvos a milhares de quilômetros. Juntando-se a possibilidade (muito plausível) de que essas nações possuem um programa nuclear ou de armas bioquímicas, o perigo se torna muito grande. E mesmo sem mísseis, o que aconteceria se um grupo terrorista contaminasse o abastecimento de água de uma grande cidade com lixo nuclear ou bioquímico? Ironicamente, a "vitória" do ocidente na Guerra Fria transformou o "inimigo", temível mas visível, em várias forças invisíveis e, portanto, muito mais difíceis de serem controladas e monitoradas. Essa é a paranóia dos anos 90, herdeira da política de "détente".

Trinta anos do homem na Lua

Eu me lembro como se tudo tivesse acontecido ontem à tarde... Com os olhos grudados na TV, eu e meus primos Daniel e Marcos quase não podíamos acreditar -o homem havia mesmo pousado na Lua. O astronauta Neil Armstrong dando seus passos-pulos e fazendo a declaração inesquecível: "É um pequeno passo para homem, um gigantesco salto para a humanidade".

Nem todos na casa dividiam nossa euforia. A cozinheira dizia que não acreditava, que isso tudo era um truque de "Oliud". Mas nós tínhamos certeza de que os grandes cineastas de "oliud" não seriam tão maldosos; a coisa aconteceu mesmo, despertando os mais variados sonhos nas mentes de milhões de crianças. "Bom, se isso aconteceu agora, imagine só o que irá acontecer lá pelo ano 2000, quando nós tivermos 40 anos", comentei com meus primos.

Passados 30 anos, Marcos virou professor de filosofia no Rio, Daniel virou economista -hoje no setor internacional do Banco Central, como vários leitores devem reconhecer- e eu virei físico. Nossos sonhos e fantasias, típicos de qualquer garoto de classe média, continuam sendo os de milhões de outros garotos e garotas (essa, uma novidade mais recente!) pelo mundo.

O que não sabíamos, quando tínhamos 10 anos, é que as missões Apollo foram produto de uma paranóia americana decorrente da Guerra Fria e do lançamento da pequenina Sputnik pelos russos, em 1957. Os EUA não poderiam perder sua hegemonia tecnológica e o controle do espaço para os comunistas. Entre 1969 e 1972, seis missões tripuladas pousaram na Lua, restaurando a glória da corrida espacial aos americanos. Mas tanto os altos custos monetários quanto os riscos forçaram a Nasa a mudar a estratégia, optando por missões menores e mais baratas, sem seres humanos. Os heróis dos garotos dos anos 80 e 90 foram as câmeras fotográficas e outros aparelhos que trouxeram outros mundos às nossas salas de jantar.

Mas as missões Apollo não foram apenas para propaganda. Fora o feito tecnológico de enviar seres humanos a um mundo distante e trazê-los de volta, as missões colheram amostras que têm sido usadas em estudos que visam compreender a origem do Sistema Solar, de nosso planeta e, claro, da própria Lua.

Até os anos 80, existiam três teorias sobre a origem da Lua: a teoria "irmã", a "filha" e a "captura". Na teoria "irmã", a Lua e a Terra evoluíram de forma semelhante, a partir de matéria que existia durante a formação do Sistema Solar, uma orbitando a outra como irmãs. Na teoria "filha", a Lua foi separada da Terra devido à sua alta velocidade de rotação, deixando uma bacia que hoje é o oceano Pacífico. Na teoria da "captura", a Lua era um asteróide que foi fisgado pelo campo gravitacional da Terra.

As rochas lunares trazidas pelos astronautas contrariam as três teorias. Sua química mostra que a Lua não pode ter sido um asteróide capturado pela Terra, pois sua composição difere da dos asteróides comuns e tem propriedades encontradas em rochas terrestres. Por outro lado, a Lua tem pouco ferro, água, sódio, potássio e outros elementos comuns na Terra, o que contraria a teoria de que é nossa "irmã". A idéia de que a Terra pôde, no passado, girar com velocidade alta o suficiente para fissionar um objeto como a Lua também não foi comprovada.

A teoria aceita atualmente é que a Lua foi resultado de uma colisão entre a Terra e um asteróide do tamanho de Marte. A colisão pulverizou o asteróide e parte da superfície terrestre, criando um anel de detritos orbitando a Terra que aos poucos foi aderindo matéria até formar a Lua. O calor da colisão explica por que a Lua não tem muita água. A mistura de elementos explica as semelhanças e diferenças entre a Lua e a Terra. Os astronautas nos trouxeram uma belíssima ilustração de como, no Universo, destruição e criação andam sempre juntas.

Cosmologia e destino

Desde que o cosmólogo russo Alexander Friedmann propôs, em 1922, que a geometria do Universo não é estática, mas sim dinâmica, o destino do Universo passou a integrar a lista de preocupações dos físicos modernos. Segundo as equações que descrevem sua evolução, tudo depende da quantidade de matéria que há, em média, no Universo. Usando o fato de que matéria e energia podem ser consideradas no mesmo nível dentro da teoria da relatividade, tudo depende da densidade de energia no Universo, ou a quantidade de energia/ matéria por unidade de volume.

Basta saber qual é a densidade de energia no Universo e a comparar à chamada "densidade crítica" para prever seu destino. Caso o Universo tenha uma densidade maior que a densidade crítica, sua expansão se transformará em contração em algum momento do futuro. Caso contrário, a expansão continuará para sempre. Podemos também mostrar que há relação entre o destino do Universo e sua geometria: um universo fechado, como a superfície de uma bola, voltará a se contrair, e um universo aberto, como a superfície de uma mesa, se expandirá. (Claro, o Universo tem três, e não duas dimensões espaciais, como a superfície da bola.)
"Então é só isso?", exclama o leitor. Claro que não. Primeiro, não é nada fácil obter uma medida da densidade média de energia no Universo. As medidas atuais dizem que a densidade de energia do Universo é cerca de 30% da crítica. Nesse caso, o Universo teria um fim gelado.

Quando Einstein propôs o primeiro modelo cosmológico da era moderna, em 1917, usando sua teoria da relatividade, ele supôs que o Universo era estático. Na época, não havia observações conclusivas indicando que o Universo se encontrava em expansão. No entanto, ele observou que um Universo estático e finito era instável, podendo implodir devido a qualquer perturbação. Para remediar esse problema, ele adicionou um novo termo em suas equações, uma espécie de "antigravidade", que gerava uma pressão negativa capaz de equilibrar seu universo. Esse termo é conhecido como "constante cosmológica". Quando, em 1929, Edwin Hubble anunciou a expansão do Universo, Einstein abandonou o termo, chamando-o de seu maior erro.

Mas a constante cosmológica se recusa a desaparecer. Dois grupos de astrônomos americanos causaram verdadeira sensação na comunidade internacional ao anunciar que certos tipos de estrelas que eles observaram de forma metódica, as supernovas do Tipo 1, estão sendo aceleradas mais rapidamente do que o previsto pela cosmologia de Friedmann. A explicação mais popular para isso é a existência de uma constante cosmológica! Mesmo que ainda seja um pouco prematuro concluir que, de fato, o Universo possui uma força de repulsão cósmica, podemos ao menos explorar algumas das consequências da existência dessa força.

Talvez a consequência mais surpreendente da existência de uma constante cosmológica seja a perda da relação entre o destino do Universo e sua geometria. Uma vez que a constante cosmológica é incluída nas equações sobre a evolução do Universo, torna-se possível ter um universo fechado que continuará a se expandir, ou um aberto, que virá a colapsar em um grande Big Crunch, algo que, segundo a cosmologia tradicional, não é possível.

Para piorar as coisas, podemos mostrar que não é possível obter informação sobre o destino do Universo por meio de nenhuma combinação de observações cosmológicas. Isso porque, mesmo que elas mostrem que a constante cosmológica é, na verdade, nula, nada impede que ela seja apenas muito pequena. A esperança de muitos é que uma teoria fundamental da natureza venha a mostrar que a constante cosmológica deve ser absolutamente zero. Mas, até a descoberta dessa teoria (se ela for descoberta), devemos nos render à ignorância de nosso destino.

Ciência e espiritualidade

Nestes tempos "pré-milenares", em que tudo se transforma tão rapidamente, o apetite das pessoas por verdades e certezas mais permanentes vem atingindo níveis jamais vistos ou mesmo previstos. O acesso fácil aos computadores e às telecomunicações criou uma aldeia global, onde a troca de informação entre diferentes culturas e pessoas do mundo é mais fácil e barata do que em qualquer outro período da história humana.

Esse excesso de informação, ao mesmo tempo inspirador e aterrorizador, causa muita confusão e estresse na cabeça das pessoas.

A tecnologia é muitas vezes percebida como uma espécie de monstro, capaz de curas milagrosas e de viagens interplanetárias, mas também de produzir armas que poderiam aniquilar a vida na Terra.

Inevitavelmente, surgem teorias de conspirações clandestinas e o governo (em muitos casos, merecidamente!) perde a sua credibilidade, enquanto uma intolerância generalizada ameaça polarizar ainda mais a sociedade. O resultado é uma sensação de pânico e abandono avidamente explorada por oportunistas que se apresentam como a única alternativa em um "mundo louco".

Com isso, observamos a proliferação de seitas da "Nova Era", de várias superstições (gnomos, anjos, fadas e outras criaturas fantásticas) e de pregadores da "verdade". Observamos também o crescimento do desprezo pela ciência e pelo que ela tem a dizer sobre o mundo.

A ciência é considerada a antítese da espiritualidade, uma atividade fria e manipuladora, dedicada a tirar Deus das pessoas. Ou as pessoas de Deus.

Acredito que essa concepção completamente errônea do que é a ciência e de como ela funciona seja a responsável por sua impopularidade, descontados os fãs, claro. Parte da culpa pertence, sem dúvida, à comunidade científica; historicamente, poucos cientistas dedicaram parte de seu tempo à divulgação, ao público, de suas idéias e descobertas. Essa situação está gradualmente se transformando, mas muito ainda precisa ser feito, especialmente nos meios de comunicação de maior penetração, como a televisão ou o cinema. O que ainda vemos, na maior parte desses veículos, depende do sensacionalismo barato e de distorções da imagem do cientista ou de seu trabalho.

Como, então, podemos reconciliar a ciência com o grande público, fazendo com que sua divulgação não traga, necessariamente, sua distorção? Vários livros de divulgação científica tiveram sucesso por revelar uma conexão entre ciência e espiritualidade, como "O Tao da Física", de Fritjof Capra. A julgar por esses livros, a resposta deve revolver em torno de uma reconciliação entre ciência e espiritualidade. Infelizmente, não creio que o caminho usado por esses autores revele a espiritualidade da ciência de forma correta; não creio que a ciência esteja simplesmente redescobrindo "verdades" descobertas através da meditação ou de uma conexão mística com o mundo, como nas religiões orientais.

A espiritualidade da ciência não é encontrada através de comparações entre suas descobertas e as práticas e ensinamentos de diversas religiões. Ela é encontrada na paixão com que os cientistas devotam toda uma vida na tentativa de desvendar os mistérios do mundo à sua volta. Ela é encontrada no próprio ato criativo, aquele momento de autotranscendência que desafia qualquer explicação racional. Ela é encontrada em sua humanidade e na poesia que revela.

Enquanto a ciência tenta entender o "como", deixando de lado o "porquê", a religião aceita o "porquê" baseada na fé, pouco se preocupando com o "como". Certas questões são exclusivas da ciência, enquanto outras pertencem somente à religião.

O fundamental é saber discernir os limites de ambas, suas diferentes missões e o simples fato de elas serem necessárias para a nossa existência.

Do ponto à loucura

O ponto não existe. Apenas a idéia dele, que, na verdade, é apenas uma das várias abstrações que fazem parte da estrutura conceitual da geometria. Por não ter dimensão, o ponto não ocupa lugar no espaço e, paradoxalmente, é a entidade fundamental da geometria, a área da matemática que estuda as propriedades de objetos no espaço.

Como sabemos, a menor distância entre dois pontos, pelo menos no plano, é um segmento de reta. Mas uma reta, por definição, não tem espessura, pois, se tivesse, ela seria um retângulo bem comprido -um objeto em duas dimensões- e não uma linha. A conclusão é simples: a reta, que não existe por não ter espessura, liga dois pontos que também não existem! Essa conclusão é apenas aparente; ao transformar uma idealização em realidade, somos necessariamente levados a comprometer a "pureza" da idéia.

O grande filósofo grego Platão, que viveu aproximadamente de 428 a.C. a 348 a.C., via o mundo dos sentidos com grande suspeita. Para ele, a representação de um círculo jamais será tão perfeita quando a idéia do círculo que habita a mente. Quando o leitor imagina um círculo, imediatamente um círculo perfeito aparece em algum lugar de sua mente. Já quando o leitor desenha esse círculo, ou seja, quando tenta representar essa idealização concretamente em um pedaço de papel, a perfeição vai embora. Por mais perfeito que seja o desenho, o compasso ou a impressora a laser, o desenho de um círculo jamais será perfeito como a idéia de um círculo. Só há perfeição das figuras geométricas no mundo das idéias.

Platão ilustrou sua filosofia com a "alegoria da caverna". Imagine, disse ele, vários escravos em uma caverna, acorrentados de forma a poder olhar apenas para a parede à sua frente. (A "democracia" grega não só aceitava a escravidão, como excluía os escravos da participação política.) Atrás dos escravos, filósofos da Academia de Platão preparavam uma fogueira e manipulavam objetos, cujas sombras eram projetadas na parede vista pelos escravos. Os filósofos pediam aos escravos para descrever imagens projetadas na parede. (Adaptação livre da idéia de Platão.)

O ponto crucial do argumento é que os objetos, cujas sombras eram projetadas, eram figuras geométricas "perfeitas", como o círculo ou o quadrado. No entanto, tudo o que os escravos viam eram sombras imperfeitas, distorções dos objetos originais. A conclusão de Platão é que o mundo dos sentidos não reproduz a perfeição do mundo das idéias, apenas se aproxima dela.
Ao tentarmos reproduzir, através de construções geométricas e equações matemáticas, a realidade do mundo natural, estaremos sempre no papel dos escravos, conscientes das perfeições abstratas e das imperfeições concretas. Nossa percepção sensorial do mundo será sempre limitada, e nossa representação também. O curioso é que o mundo que "está lá fora" é representado "aqui dentro", ou seja, dentro de nossas mentes. Temos duas realidades coexistindo dentro de nossas mentes: uma realidade abstrata, relacionada com o mundo das idéias, construída de "dentro para fora", e uma realidade concreta, construída de "fora para dentro".

Em uma mente sadia, essas duas realidades coexistem e se complementam, uma inspirando e reforçando a existência da outra. Quando essas duas realidades entram em choque, as fronteiras do que é real e do que é imaginado se confundem. Coisas que pertencem ao mundo das idéias se tornam "reais" e coisas "reais" se transformam em idealizações. Às vezes, esse tipo de efeito é obtido com certas drogas ou em certos tipos de patologias mentais. O que me lembra o personagem do conto "O Alef", de Jorge Luis Borges, que podia vislumbrar todo o Universo, o passado e o futuro, de um ponto em seu sótão. Talvez o enigma do infinito esteja mesmo escondido por trás da aparente simplicidade do ponto.

O que é a vida?

Como podemos definir o que é vida? A primeira frase do livro de bioquímica e biologia molecular de William e Daphne Elliott diz: "Vida é um processo químico envolvendo milhares de reações diferentes de forma organizada, as chamadas reações metabólicas, ou, mais simplesmente, metabolismo". Ou seja, vida é metabolismo. Metabolismo é a transformação de energia e matéria em células, tecidos e órgãos de um ser vivo. Mas máquinas também transformam energia e matéria - por exemplo, energia química armazenada na gasolina em movimento de um carro. Mesmo que a definição bioquímica seja importante, ela tem limitações.

Na verdade, quanto maior nosso conhecimento sobre o mundo natural, mais difícil fica definir o que é vida. Isso parece paradoxal, pois é bastante óbvio, quando nos deparamos com uma pedra ou um mosquito, qual desses é o ser vivo. O problema é que não temos uma divisão clara entre o vivo e o não-vivo. Aparentemente, existe um continuum entre os dois mundos, com os vírus como ponte. Quando estão isolados, os vírus se comportam como outras moléculas orgânicas, sem mostrar sinal de vida. Mas, quando entram em uma célula viva, os vírus mostram as mesmas propriedades da maioria dos seres vivos. E quais são essas propriedades?

Talvez a propriedade mais fundamental dos seres vivos seja sua capacidade de reprodução: seres vivos geram outros seres vivos, enquanto seres inanimados permanecem inanimados. Pedras e máquinas não se reproduzem. Mas a coisa é mais complicada. Dadas determinadas condições, certos cristais também podem se reproduzir. O que falta em nossa definição da propriedade fundamental dos seres vivos é sua íntima relação com mutações genéticas: seres vivos transmitem informação genética à sua prole, mas as cópias não são sempre exatas.

Mutações podem ocorrer, modificando a informação originalmente passada de uma geração a outra. Cristais não sofrem mutações e, pelo menos até o momento, máquinas ainda não se reproduzem criando mutações arbitrárias em sua prole. Portanto, a propriedade fundamental dos seres vivos é a capacidade de sofrer mutações genéticas durante a reprodução.

O interessante aqui é que, na natureza, essas mutações são aleatórias, causadas por modificações ambientais (como um excesso de radiação vinda do Sol ou até de uma explosão de supernova na nossa vizinhança cósmica) ou por motivos ainda desconhecidos. Isto é, elas ocorrem espontaneamente, sem o controle ou ajuda do ser vivo que está se reproduzindo. Mais ainda, como a teoria darwiniana de evolução nos mostrou, a própria sobrevivência da espécie é determinada pela eficiência dessas mutações: se as mariposas pretas em uma floresta de árvores escuras tornarem-se subitamente brancas, elas serão presa fácil para seus predadores, como passarinhos (se você não gosta da idéia de passarinhos como predadores, imagine o que as minhocas acham).

A propriedade que nos ajuda a definir o que é vida é também a responsável pela sua perpetuação ou aniquilamento. Como essas mutações genéticas são aleatórias, os seres vivos não têm controle sobre a sua própria sobrevivência. Se eles não se reproduzirem, sua espécie desaparece; se eles se reproduzirem, podem tanto melhorar as condições de sobrevivência de sua espécie (as mariposas pretas podem voar a velocidades maiores do que suas avós) como piorá-las (elas podem virar mariposas brancas).

Mas há uma exceção à regra: nós, os humanos. Seres vivos inteligentes podem causar modificações ambientais que produzirão novas mutações -o lado negativo- ou redirecionar as mutações ruins e garantir assim sua sobrevivência -o lado bom. Sendo um otimista, eu acredito que o desenvolvimento da pesquisa em engenharia genética abrirá novas portas para a cura de várias mutações e doenças e também para uma maior compreensão do mistério da vida, sua origem e perpetuação.

Estimativas da probabilidade de existência de ETs

Em 1960, o astrônomo americano Francis Drake pediu que seu chefe no Observatório de Radioastronomia, na Virgínia Ocidental, apoiasse seu novo projeto: a busca por sinais de rádio enviados por extraterrestres. O projeto, de baixo custo, foi aprovado, dando origem ao que chamamos de Seti (Busca por Inteligência Extraterrestre, em inglês).

Para apoiar seu argumento original, Drake propôs uma equação que nos dá a idéia do quão rara (ou não!) é a existência de uma inteligência extraterrestre. Conhecida como "equação de Drake", ela calcula o número de seres em nossa galáxia capazes de estabelecer um canal de comunicação com a Terra. Para isso, Drake identifica quais são os fatores necessários para que haja comunicação. Vamos analisá-los um por um. (Devo acrescentar que, até o momento, ainda não recebemos nenhum sinal promissor.)

O primeiro fator (R) é a taxa de formação de novas estrelas na galáxia. Estrelas nascem e morrem. Quanto mais estrelas, maiores as chances de existir vida. Sabemos que existem cerca de 100 bilhões de estrelas na Via Láctea. Sabemos também que a idade aproximada da Via Láctea é de 10 bilhões de anos. Portanto, a taxa média de formação de estrelas é de dez por ano.
Esse fator é multiplicado pela fração de estrelas com planetas (F-p). Mesmo sem saber ao certo, é razoável estimar que todas as estrelas tenham planetas. Afinal, planetas são consequência do nascimento de uma estrela. Portanto, escrevemos F-p=1. E, desses, quantos oferecem condições propícias à vida (F-h)? Sabemos que, para a vida (ao menos como a conhecemos!), precisamos de energia (calor), água e materiais orgânicos. Um planeta com vida não pode estar muito longe nem muito perto de seu sol. Dos 9 planetas em nosso sistema solar, apenas 3 (Vênus, Terra e Marte) são uma opção razoável e, aparentemente, apenas a Terra tem vida. (Algumas luas distantes também são candidatas.) Portanto, estimamos F- h=1/10, 1 planeta a cada 10. Desses, apenas uma fração (F- v) desenvolverá vida, digamos, F- v=1/10. Aqui, estou supondo que o surgimento da vida não é muito raro, dadas as condições ideais. Esse é um tema em aberto, já que não compreendemos ainda o surgimento da vida.

E, desses planetas com vida, quantos podem ter vida inteligente? Se inteligência depender apenas de uma chance, sem dúvida ela deve ser difícil. Mas, segundo a teoria da evolução, a inteligência oferece uma grande vantagem de sobrevivência, sendo, segundo alguns, uma consequência inevitável da vida. Serei um pouco mais reticente e colocarei F-i=1/10: dos planetas com vida, 1 em 10 desenvolve ao menos uma espécie inteligente.

Dos planetas com vida inteligente, quantos têm uma civilização tecnológica (F-t) capaz de enviar sinais de rádio? Outra pergunta difícil. Mas podemos estimar que 1 em 10 se desenvolveu o suficiente para criar essa tecnologia. Portanto, escrevemos F- t=1/10. Finalmente, o tempo de vida dessa civilização também é importante; quanto mais velha a civilização, maior a chance de ela ter enviado ondas de rádio. No nosso caso, somos uma civilização tecnológica jovem, que produz ondas de rádio há menos de cem anos. Estimaremos, de forma pessimista, que a vida média de uma civilização tecnológica (T) seja de mil anos.

Juntando todos os fatores, N=R*F-p*F-h*F-v*F- i*F- t*T, obtemos N=10, ou seja, dez civilizações que tenham desenvolvido a tecnologia necessária para enviar ondas de rádio até nós. Claro, essa estimativa é aleatória, pois nós apenas conhecemos bem um dos termos (R). A equação de Drake pode ser usada tanto a favor como contra a existência de inteligências extraterrestres. Eu voto a favor, pois ficou faltando mais um fator na equação original: o número de galáxias no Universo, em torno de 200 bilhões. E, como a heroína do filme "Contato" argumentou, um Universo com só um planeta com vida inteligente "seria um grande desperdício de espaço".

A medição da idade do Universo

O Universo não pode ser mais jovem do que suas estrelas. Apesar de óbvia, essa afirmação já deu muita dor de cabeça aos astrônomos e cosmólogos. Em 1929, o astrônomo americano Edwin Hubble, estudando a luz proveniente de galáxias em nossa vizinhança, concluiu que estas estavam se afastando de nós com velocidades proporcionais às suas distâncias; quanto mais longe a galáxia, maior sua velocidade de recessão. Bem, raciocinou Hubble, se passarmos o filme ao contrário, já que conhecemos as velocidades com que essas galáxias estão se afastando de nós, podemos estimar quanto tempo se passou desde que elas todas ocupavam um volume bem pequeno. Esse intervalo de tempo nos daria uma estimativa da idade mínima do Universo. Sua estimativa foi de 2 bilhões de anos.
O problema com essa primeira medida é que já se sabia então que a Terra era mais velha do que isso. Como a Terra pode ser mais velha do que o Universo? Boa pergunta. Apenas em 1952, medidas mais precisas das distâncias até as galáxias mostraram que o Universo poderia ter em torno de 10 bilhões de anos, uma idade bem mais respeitável.

Da idade da Terra, passou-se a estudar a idade das estrelas. Para medir a idade de uma estrela, devemos saber como ela funciona. Basicamente, uma estrela normal, como o Sol, é uma fornalha nuclear gigantesca, que converte uma quantidade absurda de hidrogênio em hélio. (O sol converte cerca de 600 milhões de toneladas de hidrogênio em hélio por segundo! Um quilo dessa conversão pode alimentar uma lâmpada de 100 watts por 1 milhão de anos.) Após passos intermediários, quatro átomos de hidrogênio são convertidos em um átomo de hélio, pelo processo de fusão nuclear. E aqui, a teoria da relatividade faz o resto; como energia pode se transformar em matéria e vice-versa (E=mc2), e a massa de um átomo de hélio é menor do que a de quatro átomos de hidrogênio, o excesso de massa é transformado, durante a fusão, em energia. Estrelas são verdadeiros laboratórios alquímicos, capazes de gerar elementos químicos de maior massa a partir de elementos mais leves, algo que ludibriou os alquimistas aqui na Terra durante muitos séculos; não é fácil reproduzir o interior de uma estrela no laboratório. A energia produzida pela estrela fornece a pressão necessária para contrabalancear sua implosão pela gravidade.

O estudo da vida das estrelas (e de sua eventual morte, quando o combustível em sua região central se esgota) usa programas de simulação em computador sofisticados. Os resultados são comparados com observações astronômicas da luminosidade e da temperatura da estrela, que são usadas para determinar sua idade. Medidas atuais colocam a idade das estrelas mais velhas do Universo entre 9 bilhões e 12 bilhões de anos. E as medidas atuais da idade do Universo?

Durante as últimas três décadas, a comunidade astronômica mundial se viu dividida entre dois grupos, com opiniões e resultados diferentes. Basicamente, os dois grupos diferiam em suas estimativas por um fator de dois, que colocava a idade do Universo entre 10 e 20 bilhões de anos. No dia 25 de maio, um grupo de astrônomos, usando o telescópio espacial Hubble, revelou os resultados de observações dos últimos oito anos. A partir de dados colhidos em 800 estrelas de 18 galáxias situadas a distâncias de até 65 milhões de anos-luz, o grupo, liderado pela americana Wendy Freedman, concluiu que a idade do Universo está entre 12 e 13,5 bilhões de anos. Um número que, apesar de bem próximo da idade das estrelas mais velhas, é suficientemente maior para que a controvérsia fique parcialmente resolvida.

A história não termina aqui. Agora, os teóricos estudarão como essas medidas influenciam seus modelos da evolução do Universo, inclusive se ele irá ou não continuar sua expansão indefinidamente. Aparentemente sim. Mas ainda é muito cedo para concluir algo de definitivo com relação ao destino do cosmos.

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O Universo em uma biblioteca infinita

No conto "A Biblioteca de Babel", o grande escritor argentino Jorge Luis Borges constrói uma réplica literária do Universo, criando tanto uma homenagem às descobertas científicas de sua época como um desafio quase que irônico aos cosmólogos modernos. A Biblioteca de Babel é diferente de qualquer outra biblioteca; nela, encontramos todos os livros que já foram escritos e aqueles que ainda vão ser, assim como volumes contendo todas as possíveis combinações de letras nos arranjos mais aleatórios possíveis. Tudo o que já foi pensado, ou que será pensado, e tudo o que não faz sentido pode ser encontrado em algum volume da absurda biblioteca.
O conto levanta questões conceituais que são muito relevantes no estudo da cosmologia. As primeiras frases revelam a intenção de Borges de parodiar a cosmologia: "O Universo (que alguns chamam de biblioteca) é composto de um número indefinido, talvez infinito, de galerias hexagonais". Hexagonais como uma infinita colméia, que retrata a homogeneidade do espaço; todas as galerias são equivalentes, nenhuma sendo mais importante do que a outra. A luz que ilumina a biblioteca é insuficiente, deixando o leitor sempre parcialmente às escuras, como quando vislumbramos o céu noturno e seus mistérios, que nos são revelados em parte. Ou, talvez, a penumbra da biblioteca seja uma alegoria à escuridão que há entre objetos do cosmos.
Como a biblioteca é o Universo, nada pode existir fora dela. Portanto, os leitores, assim como o narrador, são parte da biblioteca. Como podemos compreender algo do qual nós somos parte?

Os bibliotecários tentam em vão decifrar os infinitos significados do seu mundo, condenados a um conhecimento finito. Esse fato pode ser identificado como uma analogia ao conhecimento científico: como a biblioteca contém todos os livros, deve haver um compêndio que resume todos os outros livros. Mas, se esse livro existe, a biblioteca é completa, deve haver um outro livro que descreve todos os livros e mais esse compêndio, e assim por diante, em uma regressão infinita. Portanto, é impossível encontrar um livro que contém todos os outros, pois sua existência necessariamente implica a existência de um outro livro que o inclui. A busca por uma síntese do conhecimento está fadada ao fracasso.

Já que parte da biblioteca é acessível, os bibliotecários "sofrem de perigosas ilusões do quanto é realmente compreensível". Ver uma parte, ou mesmo várias partes, não significa ver o todo, ou poder ver o todo.

Os habitantes da biblioteca enumeram os livros e calculam probabilidades, mas não conseguem se apropriar de seu significado como um todo. Esse mistério estará para sempre fora do alcance. Para Borges, a ciência jamais conseguirá desvendar os mistérios mais profundos da natureza, simplesmente porque somos parte do mistério.

O conto (e também outros, como "O Aleph", que espero comentar em outra ocasião) revela uma profunda preocupação com a representação científica do mundo, não só no questionamento dos limites do conhecimento, como também em um nível mais reducionista; mesmo que todos os livros sejam escritos usando as 23 letras do alfabeto, o conhecimento dessas letras pelos habitantes da biblioteca não revela muito da natureza fundamental de seu Universo.

Será que Borges está criticando a busca pelos tijolos elementares da matéria da física de partículas? Essas partículas são o "alfabeto" com o qual toda a "escrita" do mundo natural é feita. Será que essa busca é necessariamente fadada ao fracasso? A resposta depende da ambição de cada um. Para os que querem descobrir tudo com a ciência, talvez as alegorias de Borges sejam mais do que só alegorias. Eu me contento em circular por regiões parcialmente iluminadas da biblioteca, encontrando, aqui e ali, mais um volume que me revele uma pequena parte do grande e impossível mistério.

O alquimista e o físico nuclear

O grande sonho dos alquimistas -manipular substâncias químicas de forma a transformá-las em remédios ou em ouro- é uma das heranças intelectuais mais importantes da era pré-científica. Do mesmo modo que a astronomia deve muito à astrologia, a química e a física moderna devem à alquimia e a seus misteriosos praticantes.

Envolta em um véu místico, combinando técnicas científicas com rituais mágicos, a alquimia foi muito mais do que uma prática materialista, dedicada a fabricar ouro a partir de elementos mais comuns, como o chumbo. Sem dúvida, esse lado material existia e era importante para a sobrevivência da pesquisa, de forma semelhante ao que acontece hoje em alguns ramos da ciência; vários alquimistas eram financiados por membros da corte com intenções puramente materiais. Em muitos casos, o fracasso era punido com a morte, algo que os governos e indústrias atuais ainda não fazem com seus cientistas. A condenação pelas agências modernas é um corte de bolsa, que não deixa de ser, ao menos simbolicamente, uma condenação à morte. A ciência precisa de fundos.

O trabalho do alquimista transcendia a busca por metais preciosos; o essencial era sua entrega ao processo de descoberta, às práticas ritualísticas em seu laboratório, que funcionavam como uma ponte entre o mundo material e o Universo como um todo. A repetição precisa dos vários procedimentos, as medições, misturas e experiências, transportavam o alquimista a uma nova realidade, onde seu ser se unia ao cosmos, num verdadeiro amálgama da realidade material com a realidade espiritual, o clímax de sua visão holística do Universo. A famosa "pedra filosofal", o misterioso elemento capaz de transformar chumbo em ouro, era na verdade símbolo dessa procura, dessa emancipação espiritual.

A sedução das idéias alquímicas era tão grande (para muitos ainda o é) que o próprio Newton, conhecido como o arquétipo perfeito da razão fria e matematicamente precisa do cientista, cujo tratado de 1687, "Princípios Matemáticos da Filosofia Natural", lançou as bases do estudo da mecânica e da gravitação, dedicou mais tempo às suas pesquisas alquímicas do que às puramente científicas. Na verdade, para Newton essa distinção não era tão clara. Mesmo que ele tenha sido cuidadoso ao separar seus escritos, usando uma linguagem adequada a cada um, sua obra, tomada como um todo, é interpretada por muitos como fruto de sua visão orgânica do Universo. As leis da física complementam princípios místicos, derivados de uma combinação de sua prática alquímica com sua visão religiosa de um Deus todo-poderoso que não só criou o Universo, como também atua constantemente para garantir seu funcionamento.

Aos alquimistas faltava uma das descobertas básicas da física moderna: que elementos químicos podem combinar-se entre si, formando moléculas, mas não se transformar uns nos outros a partir de reações químicas; chumbo não irá virar ouro em uma reação química. Transmutação dos elementos, ou seja, a transformação de um elemento químico em outro, se dá apenas em reações nucleares, que envolvem energias muito maiores do que as de reações químicas típicas. Não é à toa que os alquimistas medievais (ou suas encarnações mais modernas) falharam na busca pela pedra filosofal; ela se esconde dentro do núcleo atômico, consistindo na combinação de duas forças fundamentais da natureza, as forças nucleares forte e fraca. A física nuclear é herdeira da alquimia.

Uma vez que a estrutura do átomo foi compreendida no início do século, ficou claro como é possível transmutar elementos; basta mudar o número de prótons em seus núcleos em reações nucleares. Infelizmente, fica meio caro transmutar chumbo em ouro; os físicos nucleares que tentarem tal feito terão, sem dúvida, suas bolsas cortadas pelas agências financiadoras.

Há 80 anos, Einstein brilhava no eclipse de Sobral

Em ciência, boas idéias não bastam; é preciso confirmá-las por meio de observações precisas. A natureza nem sempre se comporta conforme nosso intelecto deseja. Ao propor uma nova teoria, o cientista tem de estar preparado para o ceticismo de seus colegas. É justamente esse ceticismo e o processo de averiguação de novas idéias que legitima a ciência e suas conquistas.
Poucos cientistas foram tão ousados intelectualmente quanto Einstein. No início do século 20, ele escreveu vários artigos que revolucionaram nossa concepção do espaço, do tempo e da gravidade -na teoria da relatividade (TR)-, da luz e suas propriedades e do comportamento da matéria ao nível atômico. Curiosamente, seu Prêmio Nobel de 1921 foi dado por suas idéias sobre as propriedades da luz e não sobre a TR. Certas idéias demoram para ser aceitas.

A TR tem duas partes, as chamadas teorias especial e geral. A teoria da relatividade especial (TRE), proposta em 1905, discute como observadores em movimento relativo com velocidade constante podem comparar os resultados de suas medidas físicas. A restrição a movimentos com velocidade constante incomodava Einstein. Afinal, a maioria dos movimentos na natureza são acelerados. Em 1907, ele teve uma inspiração que abriu as portas para sua nova teoria; é possível imitar os efeitos da gravitação com movimentos acelerados. Por exemplo, quando um elevador sobe -um movimento acelerado-, você se sente mais "pesado". O mesmo efeito poderia ser obtido se fosse possível aumentar a massa da Terra (ou diminuir seu raio), aumentando seu campo gravitacional.

Até então, a teoria da gravitação aceita era aquela proposta em 1687 por Newton. Em 1907, Einstein esboça suas idéias sobre uma teoria da relatividade geral (TRG) e sua relação com a gravitação, mas ainda sem muitos detalhes. Ele propõe que a gravitação poderia desviar raios de luz de suas trajetórias retilíneas, algo que já se especulava desde o início do século 19. Em 1911, ele retoma o projeto, mostrando como o desvio poderia ocorrer mesmo na teoria de Newton, após certas modificações. Como teste desse possível efeito, Einstein sugere medir a posição de estrelas "atrás" do Sol durante um eclipse total (para ofuscar sua luz) e após o eclipse, quando o Sol ocupa outra posição. Caso a gravidade afetasse a luz, as posições das estrelas seriam deslocadas durante o eclipse, pois sua luz passaria perto do Sol.

A primeira tentativa de observação desse efeito deu-se em Minas Gerais, em 1912, por astrônomos ingleses, franceses e brasileiros. A equipe brasileira era chefiada por Henrique Morize, diretor do Observatório Nacional. Infelizmente, as chuvas impediram a observação do eclipse. Outras tentativas em 1914 foram interrompidas pela 1ª Guerra Mundial, inclusive com a prisão da equipe alemã, na Criméia, pelo exército russo.

Einstein refinou sua teoria, mostrando, em 1915, que a gravitação pode ser interpretada como uma curvatura na geometria do espaço. Essa teoria previa um desvio da luz pela gravidade duas vezes maior que na teoria newtoniana. Toda a atenção é então dedicada ao eclipse total de 29 de maio de 1919, no Brasil e parte do Atlântico Sul. Esta coluna festeja o 80º aniversário dessa data.

Duas equipes mediram o desvio da luz durante o eclipse de 1919; uma na ilha de Príncipe, no oeste da África, e outra em Sobral, no Ceará. As medidas em Príncipe, dirigidas pelo astrofísico britânico Arthur Eddington, sofreram com o mau tempo. Já as de Sobral, dirigidas pelo astrônomo britânico Charles Davidson, foram um sucesso.

Após a análise dos resultados, ficou claro que as idéias de Einstein estavam corretas. A luz é mesmo desviada pela gravidade do Sol por um fator calculável por meio da TRG. A consagração de Einstein, como um dos grandes cientistas de todos os tempos, deve muito ao belo céu cearense.

Um futuro movido a hidrogênio

Quais serão nossas fontes de energia no futuro? A história da civilização pode ser contada como a busca por combustíveis capazes de gerar a energia necessária para nos aquecer no inverno, cozinhar alimentos e, mais recentemente, alimentar nossa gigantesca máquina tecnológica.
O padrão básico é a adoção contínua de combustíveis capazes de gerar cada vez mais energia com um custo decrescente de extração.

Após a queima de muita madeira e de carvão vegetal e mineral (que, como sabemos, ainda ocorre), nós entramos na era dos derivados do petróleo e do gás natural, todos esses combustíveis fósseis. Esses combustíveis são encontrados em depósitos subterrâneos, formados durante milhões de anos, a partir de restos animais e vegetais. Cobertos por camadas de minerais, esses depósitos são submetidos a pressões crescentes, liberando água e substâncias voláteis, enquanto o hidrogênio fixa-se ao carbono, formando hidrocarbonos, e assim por diante. O problema é que essas fontes não só são altamente poluentes como também não-renováveis; o petróleo e o gás natural vão acabar (em algumas décadas) e novas alternativas devem ser criadas.

A energia nuclear, uma grande promessa para o futuro devido a sua eficiência, torna-se cada vez mais inviável devido aos possíveis riscos com reatores, como o acidente que ocorreu em Chernobil, Ucrânia, em 1986, quando um dos quatro reatores explodiu, matando 31 pessoas imediatamente, hospitalizando outras 500 e causando a evacuação de uma área de 30 km de raio em torno da usina. A contaminação desse único acidente foi tal que países do norte europeu tiveram de proteger suas reservas alimentares e a incidência de certos tipos de câncer na região é, ainda hoje, quatro vezes maior que no resto da Ucrânia. Fora o risco de acidentes, outro problema é a disposição do lixo radioativo, produzido nos reatores.

Sem dúvida, precauções podem ser tomadas para que o uso da energia nuclear seja seguro; em 1993, 430 usinas nucleares estavam em operação em 27 países, produzindo 17% da energia mundial, números que, sem dúvida, são maiores hoje. Mas há o risco de acidentes, e a quantidade de minerais radiativos usados na produção de energia por fissão (quebra de núcleos atômicos pesados em núcleos mais leves), como o urânio 235 ou o plutônio 239, é também limitada.

Uma outra alternativa, a fusão nuclear, em que núcleos leves (como isótopos de hidrogênio) são fundidos em núcleos mais pesados (como o hélio), liberando uma quantidade fenomenal de energia, não foi ainda tornada economicamente viável; a quantidade de energia gerada é muito menor do que a energia usada para promover a fusão nuclear. É uma pena, pois o combustível, o hidrogênio, é o elemento mais abundante no Universo. A propósito, as estrelas geram sua energia pela fusão nuclear. Basicamente, reatores de fusão na Terra devem reproduzir as condições de temperatura e pressão no interior de uma estrela, um feito tecnológico nada trivial.
Outras possibilidades incluem o uso do álcool, como no programa desenvolvido no Brasil, a energia eólia ou as marés. Mas a fonte de energia mais promissora vem do hidrogênio em forma de gás. Seu uso não seria como em motores a explosão, mas sim na alimentação para mover carros, fábricas etc. Um carro movido a hidrogênio - batizado de "hipercarro" pelo americano Amory Lovins, um proponente do hidrogênio como combustível - produz apenas vapor d'água como "poluição" e não faz barulho.

O hidrogênio seria produzido em refinarias -sem a poluição usual- ou no porão de sua casa, a partir de água, ou metano (CH4). A energia necessária para a produção local de hidrogênio viria de células solares em seu telhado ou na vizinhança. As possibilidades e os ganhos são imensos; não só para o futuro da nossa civilização, mas para o de nosso pobre e finito planeta.

Universos múltiplos e chances de formação de vida

A idéia de que o Universo surgiu há 15 bilhões de anos, de uma "singularidade" no espaço e no tempo conhecida como Big Bang, é algo que inquieta não só muitos físicos como também muitos ateus. Afinal, essa misteriosa criação é parecida com o mito judaico-cristão que encontramos no livro do Gênesis, no Antigo Testamento: uma explosão inicial, muita luz etc.

Sem dúvida, existem elementos semelhantes entre essa visão científica da criação e a visão judaico-cristã. Mas as diferenças são mais importantes do que as semelhanças, embora elas não sejam divulgadas com a mesma verve. Para começar, o mito da criação visa estabelecer uma narrativa que define a hierarquia moral necessária na estruturação da religião. Portanto, aprendemos que há um Deus que cria o mundo ex nihilo, a partir do nada, e que a criação envolve a separação de opostos, como luz e trevas. O mito cria uma ponte entre o nosso mundo e a divindade, por uma história possível de entender.

Já a narrativa científica é diferente. Ela não é baseada em uma hierarquia de poder e deve ser acessível a qualquer pessoa versada em suas técnicas, independentemente de sua fé pessoal. Portanto, uma descrição científica sobre a origem do Universo deve ser analisada apenas pelas lentes da ciência e não da religião do cientista ou do público interessado. A linguagem científica atravessa barreiras religiosas, políticas ou sociais.

Mas e o Big Bang? A maioria das popularizações desse modelo cosmológico começa já com um erro fundamental, que acaba por confundir as pessoas. O modelo do Big Bang não tem nada a dizer sobre o momento "inicial"; sua formulação original, baseada na física clássica, deixa de fazer sentido ao nos aproximarmos do t=0, quando temperatura, pressão e densidade da matéria atingem valores absurdamente altos. A tal "singularidade inicial" ocorre quando insistimos em aplicar as leis da física clássica a situações que requerem outro tipo de tratamento, baseado na física quântica, que estuda o mundo atômico e subatômico; o Universo passa a funcionar com outras leis.

Segundo a física quântica, o vazio não existe; sempre haverá pequenas flutuações de energia aqui e ali no espaço, mesmo que, em média, a energia seja zero. Usando a relação E=mc2, essas flutuações de energia dão origem a partículas de matéria que, após uma efêmera existência, voltam a fazer parte do nada de onde vieram. Essa idéia de flutuação de energia pode ser adaptada a todo o Universo; de um nada inicial, em que a energia em média é zero, pequenas flutuações criam inúmeros universos, como bolhas em um caldeirão mágico, que ferve sem fogo. Dessas flutuações, muitas desaparecem imediatamente, outras após algum tempo e outras poucas crescem, tornando-se universos onde a vida pode se desenvolver.

Aplicando a física quântica à cosmologia, transformamos a criação em um processo estatístico, onde um universo como o nosso é apenas um entre "zilhões" de outros possíveis. Um vencedor de uma loteria diria que, sem dúvida, venceu com a ajuda de Deus; já um perdedor diria que as chances são mesmo tão pequenas que é praticamente impossível vencer. Nós vivemos no Universo premiado...

Será que somos mesmo especiais, uma aberração estatística? Sim e não; caso a gravidade fosse um pouco mais forte, o Universo colapsaria sobre si próprio; se muito fraca, ele expandiria tão rapidamente que estruturas complexas, como galáxias, não existiriam. Mas nós estamos aqui, em um Universo capaz de gerar vida, nos perguntando essas coisas. Somos únicos? De acordo com a visão quântica da criação, outras criaturas nesse ou em múltiplos outros universos "premiados" se perguntam a mesma coisa. O mistério passa a ser menos o momento da criação e sim o cálculo da probabilidade de um universo como o nosso ter surgido de uma flutuação energética a partir do nada.

A união entre a razão e a emoção

Em 1959, o famoso escritor e físico inglês C.P. Snow proferiu uma palestra na Universidade de Cambridge, no Reino Unido, intitulada "As Duas Culturas e a Revolução Científica". Segundo Snow, uma polarização crescente entre as culturas científica e literária estava levando a uma fragmentação do conhecimento humano, sintomática de uma sociedade confusa e doentia.
Snow criou polêmica entre os defensores dos dois campos. De um lado, cientistas acusavam os humanistas de um excessivo intelectualismo que os isolava da sociedade, criando uma cultura elitista absolutamente inútil. Já os humanistas acusavam os cientistas de criar um mundo tecnológico destituído de emoções, poluído e perigoso.

O próprio Snow sugeriu uma solução para o impasse: a criação de uma terceira cultura, a do cientista-humanista, que seria não só capaz de gerar idéias, mas de traduzi-las de modo acessível ao público. A terceira cultura seria a ponte entre razão e emoção, o meio para o cientista revelar a poesia da ciência, e o poeta, a ciência da poesia. Como consequência, a terceira cultura seria a expressão de uma unificação do conhecimento, produto do trabalho do cientista-humanista.

Em seu livro recente, "Consiliência" (Editora Campus), o biólogo e divulgador de ciência Edward O. Wilson propõe precisamente essa unificação do conhecimento, por meio de uma "cientificação" da cultura humanista. Wilson é, sem dúvida, um dos melhores exemplos do cientista-humanista das últimas décadas. Poucos conseguem, como ele, revelar as paixões e os anseios de uma vida dedicada à pesquisa, com glórias e fracassos, o seu lado humano.
Wilson tece seus argumentos em favor de uma unificação do conhecimento, visitando tanto a história da ciência quanto a história das idéias. Segundo ele, a crise começou no século 18, com os "excessos" dos proponentes do Iluminismo -o movimento intelectual que via a razão como fonte de todo o conhecimento, em detrimento da emoção. O resultado foi a criação do movimento Romântico, que desprezava a razão, baseando-se exclusivamente em emoções e sensações para construir uma visão poética do mundo. Um cinismo mútuo contribuiu para aumentar a animosidade entre a cultura da "razão" e a da "emoção".

Claro, ambos os movimentos erraram em seu radicalismo; adaptando uma frase de Einstein, que usou argumento semelhante comparando ciência e religião, a razão sem emoção é capenga e a emoção sem razão é cega. Como em qualquer atividade criativa, não existe uma clara distinção entre as duas culturas. Não há uma polarização radical do processo criativo em ciência ou em qualquer atividade artística; o cérebro humano, de onde brota a criatividade (assim como as polêmicas!), não tem compartimentos separados dedicados exclusivamente à razão ou à emoção. O funcionamento do cérebro é integrado, isto é, une funções diferentes para chegar a um resultado final específico, como uma orquestra que integra as cordas aos sopros e à percussão para produzir uma sinfonia, a consciência como regente. Portanto, o matemático estudando teoria algébrica ou o poeta criando elegias à natureza estão continuamente integrando suas faculdades racionais e emocionais.

Infelizmente, esses raciocínios não ajudam muito a resolver o problema. O que deve ser feito é uma integração como a sugerida por Wilson e outros, a divulgação de idéias científicas de forma humanística, efetivamente gerando essa terceira cultura. O leitor com acesso à Internet pode consultar o site www.edge.org, um fórum de debates entre acadêmicos criado pelo agente literário John Brockman. Embora o fórum tenha o objetivo ambíguo de vender mais livros dos seus clientes (eu sou um ex-cliente) e irrite bastante certos intelectuais, a iniciativa é excelente. Mas, para ser eficiente, o fórum tem de incluir membros de todas as culturas, sem cinismo.

Sonhos e angústias na unificação da física

A história da física pode ser contada como uma busca pela simplificação, por uma descrição compacta da enorme variedade de fenômenos naturais. Tanto assim que teorias são julgadas pela sua capacidade de descrição de uma grande variedade de fenômenos; as "melhores" teorias são aquelas que, usando apenas alguns princípios básicos, abrem as portas para diversas possibilidades.

Embora não exista uma definição óbvia de unificação, as grandes teorias da física são unificadoras, isto é, descrevem aspectos aparentemente diversos da natureza a partir de uma estrutura conceitual e matemática única. Um exemplo bem conhecido é a teoria da gravitação universal, publicada em 1687. Nela, Isaac Newton mostra que a força que move os planetas em órbita em torno do Sol é a mesma que promove a queda de objetos aqui na Terra. Newton unificou a física dos céus e a terrestre, antes consideradas domínios completamente diferentes.

Já no século 19, Michael Faraday e James Clerk Maxwell obtiveram outra unificação profunda dos fenômenos naturais, ao desenvolver a teoria do eletromagnetismo, em que fenômenos elétricos e magnéticos são vistos como manifestações de um único campo eletromagnético e não como fenômenos separados. Portanto, uma corrente elétrica fluindo em um fio traz um campo magnético (o leitor pode testar isso ao colocar uma bússola perto de um fio elétrico e observar que o ponteiro se move quando há corrente - mas cuidado para não levar choque!), enquanto um campo magnético dependente do tempo cria um campo elétrico (por exemplo, um ímã em movimento cria corrente elétrica em um fio).

Tanto Newton quanto Faraday e Maxwell foram muito influenciados por suas visões filosófico-religiosas; eles acreditavam que a natureza, em seu nível mais fundamental, é essencialmente simples, e que a complexidade que observamos no mundo pode ser compreendida com apenas algumas leis básicas.

O eletromagnetismo de Faraday e Maxwell trouxe o conceito de "campo" para a física. Nós estamos cercados de campos por todos os lados! Forças são produzidas por campos; quando aproximamos uma massa pequena de uma massa bem grande, a massa pequena sente o puxão da força gravitacional; quando aproximamos uma carga negativa de outra positiva, a negativa é atraída em direção à carga positiva. Essas forças de atração ocorrem pela presença de campos (a massa grande e a carga positiva também são atraídas).

Em 1916, Einstein propôs uma nova teoria da gravitação, a teoria da relatividade geral, em que mostrou que a força gravitacional é equivalente a uma curvatura do espaço (na verdade, do espaço-tempo) em torno de uma concentração de massa; do mesmo modo que uma bola de chumbo colocada sobre um colchão irá curvá-lo, massas grandes curvam a geometria à sua volta. Portanto, massas menores irão "sentir" a presença dessas massas ao se mover no espaço curvo à sua volta.

Sua teoria era tão elegante sob o ponto de vista conceitual e matemático, que Einstein partiu em busca de uma nova unificação, entre a gravitação e o eletromagnetismo, usando sua nova linguagem geométrica. Foram décadas de tentativas, de ilusões e de frustração. Paralelamente ao esforço de Einstein, outros físicos tentaram usar espaços com mais dimensões para unificar as duas forças. A chamada teoria de Kaluza-Klein usa cinco dimensões, quatro espaciais e uma temporal para unificar a gravitação ao eletromagnetismo.

Hoje, sabemos que há duas outras forças fundamentais, as forças nucleares forte e fraca. Os esforços de Einstein, Theodor Kaluza e Oskar Klein continuam a inspirar a unificação das forças, onde espaços de mais de quatro dimensões e outros ingredientes, como as supercordas, são usados para atingir o objetivo final. Mas essa busca vai ter que ficar para outra coluna.

Big Bang em xeque

Uma das condições mais importantes para o sucesso do empreendimento científico é que teorias sejam constantemente testadas, mesmo após ser consideradas corretas. Quando um cientista propõe uma nova teoria ou modelo que descreve certos fenômenos naturais, espera que seus colegas testem suas idéias de todos os modos possíveis. Caso o modelo seja aprovado nos vários testes, ele será aceito como um modelo de sucesso. Caso contrário, ele terá de ser abandonado ou reformulado. O ceticismo do cientista, que, às vezes, irrita pessoas de outras áreas, é o que mantém a ciência saudável. Portanto, quando se fala que alguma teoria está em "crise", isso não significa algo necessariamente negativo. Um exemplo apropriado é o modelo cosmológico do Big Bang. Segundo esse modelo, proposto na segunda metade dos anos 40 por George Gamow e colaboradores, o Universo teve uma infância muito quente, quando a matéria estava dissociada em seus componentes mais fundamentais. O importante, aqui, é que o Big Bang implica um Universo com uma origem temporal. Essa propriedade incomodou muito alguns físicos ingleses, que, em 48, propuseram um modelo alternativo, o chamado modelo do "estado-padrão" (MEP). Em sua versão original, o MEP previa um Universo eterno, sem origem temporal. Esses dois modelos duelaram até meados dos anos 60, quando observações da radiação cósmica de fundo, cuja existência é prevista no modelo do Big Bang, confirmaram as idéias de Gamow. Mas os proponentes do MEP, especialmente Fred Hoyle, um dos grandes astrofísicos deste século, não desistiram facilmente. Na edição de abril da revista norte-americana "Physics Today", Hoyle e dois colaboradores voltam à carga, tentando renovar o interesse por uma nova versão do MEP, o modelo do estado "quase-padrão", ou MEQP. Segundo esse modelo, o Universo alterna ciclos de expansão e contração, nunca chegando a um estado inicial de contração total em que a densidade da matéria e a sua temperatura sejam infinitas. Nós estamos no meio de um período de expansão. Hoyle diz que tanto a radiação de fundo quanto todos os elementos químicos (com exceção do hidrogênio) são produzidos em estrelas. Isso vai contra o modelo do Big Bang, que diz que os elementos químicos mais leves, como, por exemplo, o hélio, foram produzidos durante os instantes iniciais de existência do Universo. Já a radiação de fundo teria sido produzida quando o Universo tinha em torno de 300 mil anos de existência. Segundo o MEQP, o núcleo de galáxias é uma fornalha produtora de matéria, ejetando estrelas e outros objetos pelo espaço. Os mecanismos físicos que geram tal produção de matéria dependem de suposições não menos radicais do que as usadas na descrição do estado inicial do Universo no Big Bang. Os proponentes do MEQP afirmam que a radiação de fundo é produzida em reações termonucleares que ocorrem em estrelas durante a conversão de hidrogênio em hélio. O problema dessa idéia é que observações dessa radiação mostram que ela é extremamente homogênea, tendo a mesma temperatura em todas as direções do céu, com precisão de 1 em 100 mil partes. Atingir isso com estrelas é muito difícil; Hoyle usa certos cristais de carbono exóticos para conseguir tal feito -mesmo assim, de modo inconclusivo. Após uma análise mais detalhada, fica claro que o modelo do estado quase-padrão tem vários problemas, maiores que os do modelo do Big Bang. A crítica é bem-vinda e saudável, mas não parece levar a uma profunda reformulação de nossas idéias cósmicas. Como disse meu colega Andreas Albrecht, a chave para o progresso é que, quanto maior a quantidade de dados experimentais e de observação, menos importantes são os debates filosóficos a favor desta ou daquela teoria.

O cabo-de-guerra cósmico

Quando olhamos para o céu noturno, as estrelas nos parecem distribuídas aleatoriamente, sem padrão determinado. As constelações formam grupos de estrelas organizados de forma sugestiva, mas, se olharmos para o céu como um todo, não existe um padrão pelo céu inteiro. Olhando com mais cuidado, vemos uma "névoa" alongada e difusa que corta o céu quase que de ponta a ponta, a Via Láctea.

Em 1924, o astrônomo norte-americano Edwin Hubble mostrou que a Via Láctea é apenas uma entre muitas galáxias, cada uma contendo desde vários milhões até centenas de bilhões de estrelas. Hubble mostrou também que as galáxias estão, em geral, se afastando da Via Láctea, com velocidades proporcionais à sua distância: quanto mais longe a galáxia, maior é sua velocidade de recuo. Esse movimento é chamado "fluxo de Hubble", como se as galáxias estivessem sendo carregadas por uma corrente de um rio cósmico. Essa é a expansão cosmológica que pode ser consequência do Big Bang.

No Universo, a gravidade é a arquiteta suprema; ela produz as várias estruturas "compactas" que vemos no cosmos, desde sistemas solares e galáxias até aglomerados de milhares de galáxias ou mesmo aglomerados de aglomerados. Quando a força da gravidade é forte o suficiente, a estrutura pode se desviar do fluxo de Hubble, ganhando movimento em outras direções. Como exemplo, a galáxia de Andrômeda (M31) está localizada a cerca de 2 milhões de anos-luz da Via Láctea. A atração entre as duas galáxias é grande o suficiente para fazer com que Andrômeda esteja se aproximando de nossa galáxia, em movimento inverso ao fluxo de Hubble; o cabo-de-guerra cósmico entre o fluxo de Hubble e a atracão gravitacional entre as duas galáxias é vencido pela gravidade. Esses movimentos locais, causados pela gravidade e que geram desvios do fluxo de Hubble, são conhecidos como "movimentos próprios".

No início dos anos 70, alguns astrônomos começaram a estudar esses movimentos próprios como indicadores da distribuição de massa em certas regiões do Universo. Como esses movimentos são causados pela gravidade, e esta resulta da atração entre concentrações de massa, a direção e a intensidade desses movimentos podem mapear a distribuição de massa por distâncias enormes. É como se quiséssemos estudar a posição e a massa do Sol observando os movimentos de planetas à sua volta.

Os resultados foram surpreendentes. Ficou claro que galáxias em aglomerados ricos (com muitas galáxias), chamados aglomerados de Abel, se comportam como abelhas em uma garrafa, com velocidades da ordem de 1.000 km/s. Mais ainda, esses aglomerados, como um todo, também têm movimentos próprios. Ou seja, concentrações de massa ainda maiores que os aglomerados devem existir para provocar tais puxões cósmicos. Em 1988, um estudo dos movimentos de uma amostra de galáxias elípticas revelou a possível existência de uma enorme concentração de massa, situada a cerca de 60 megaparsecs (1 megaparsec é igual a 3,2 milhões de anos-luz), que ficou conhecida como "Grande Atrator". Mais recentemente, foi descoberta outra estrutura, com uma extensão linear de 100 megaparsecs, chamada "Grande Parede".

O problema com essas medidas (e há outras ainda mais recentes) é que elas parecem contrariar um dos princípios mais fundamentais da cosmologia, o "princípio cosmológico", que diz que o Universo, em média, é homogêneo (o mesmo em qualquer lugar) e isotrópico (o mesmo em qualquer direção). Mesmo que a média seja sobre distâncias de centenas de megaparsecs, a descoberta de movimentos próprios de aglomerados indica a existência de concentrações de massa que dificilmente fazem parte de um Universo homogêneo e isotrópico. Ainda é prematuro criticar o princípio cosmológico, embora seja possível que ele perca o cabo-de-guerra para os movimentos próprios.

A coragem do jovem Einstein

As primeiras décadas do século 20 foram marcadas por uma profunda revisão de nossos conceitos relativos à natureza física do mundo. Primeiro, a teoria da relatividade de Einstein reformulou a concepção de espaço e de tempo, mostrando como as definições então aceitas eram limitadas. Segundo a física newtoniana, o espaço e o tempo eram entidades absolutas, independentes do estado de movimento do observador. Einstein mostrou que existe uma inter-relação entre espaço e tempo, que são mais apropriadamente tratados como uma entidade única, o espaço-tempo quadridimensional (quatro dimensões, três para o espaço e uma para o tempo).

Essa "unificação" do espaço com o tempo leva a consequências que contrariam nosso bom senso. Por exemplo, Einstein mostrou que objetos em movimento têm suas dimensões contraídas na direção do movimento (a "contração espacial") e que relógios em movimento batem mais devagar (a "dilatação temporal"). Nós não vemos esses efeitos, pois eles só são perceptíveis quando os movimentos ocorrem a velocidades próximas à da luz (300 mil quilômetros por segundo). Uma das consequências da teoria da relatividade é que nós vivemos em uma realidade aproximada, newtoniana, que esconde toda uma outra realidade relativística, onde comprimentos e intervalos temporais são sujeitos a mudanças.

Mas a teoria da relatividade não foi a única a expandir as fronteiras de nossa realidade física. Uma outra revolução conceitual ocorreu quase que ao lado da que houve na compreensão da estrutura do espaço-tempo causada pela relatividade: a revolução em nossa compreensão da física do muito pequeno, a física quântica. Mesmo com a invenção do microscópio tendo, desde o final do século 17, revelado um mundo diferente do nosso, povoado por células etc., esse era ainda um mundo que seguia as leis newtonianas de movimento. Mas experiências no século 19 obtiveram resultados inexplicáveis pela física clássica.

A explicação desses resultados experimentais forçou um realinhamento conceitual da física que pegou a maioria dos físicos de surpresa. A palavra "forçou" é mesmo muito adequada. Tudo começou quando o físico alemão Max Planck sugeriu, em 1900, que átomos não recebiam nem emitiam energia continuamente, mas em pequenos "pacotes", ou quanta. Essa idéia era perturbadora; até então, energia era tratada como uma quantidade contínua. Planck tentou, durante anos, explicar sua idéia de forma "clássica", isto é, mostrar que a descontinuidade da energia era consequência de conceitos determinísticos baseados na física newtoniana. Mas seus esforços foram em vão: a interação entre átomos e radiação era mesmo efetuada por meio de pequenos pacotes de energia e seus múltiplos, da mesma forma que transações monetárias são feitas em termos de centavos e seus múltiplos. O centavo é o "quantum" monetário.

As idéias de Planck inspiraram o então jovem Einstein a pensar mais profundamente sobre a natureza da radiação eletromagnética, cuja porção visível nos é familiar em forma de luz. No mesmo ano em que ele propôs a teoria da relatividade especial (1905), Einstein publicou um artigo em que indica que a própria luz tem um comportamento dual, atuando ora como onda, conforme era aceito na época, ora como partícula. Como prova de sua conjectura, Einstein explicou um resultado experimental conhecido como efeito fotoelétrico, pelo qual a radiação ultravioleta pode remover elétrons de uma placa metálica eletricamente neutra, tornando-a carregada. O Prêmio Nobel que ele ganhou em 1921 não foi pela teoria da relatividade, mas pelo efeito fotoelétrico. Ambas as idéias demonstram a coragem intelectual do jovem Einstein que, aos 26 anos, lançou as sementes das duas grandes revoluções da física desse século. E essas não foram as únicas duas sementes que o jovem Einstein plantou então...

Uma breve história do calendário

Com a aproximação iminente do novo ano, século e milênio, nada mais apropriado do que darmos uma olhada na grande aventura que foi a elaboração de um calendário aceito globalmente. Claro, certas culturas e religiões não ligam para essa passagem de milênio, já que, para elas, a passagem do tempo é assinalada de modo completamente diverso. Antes de entrarmos na história do calendário aceito hoje, o Gregoriano, vale a pena visitarmos outros ainda em uso.

Para os judeus, o calendário começa no dia em que o Universo foi criado, segundo o Gênesis, no Antigo Testamento. O segundo milênio começou em 1761 a.C., uma data sem significado para o calendário Gregoriano ou para os judeus. Aliás, segundo Benjamin Gampel, professor de Estudos Medievais do Seminário Teológico Judaico de Nova York, para os judeus, o início de mais um milênio não é celebrado de forma mais especial do que outros anos. Já para os muçulmanos, a passagem do tempo é medida em ciclos lunares medidos a partir da fundação da primeira comunidade islâmica, em Medina, na península Árabica, pelo profeta Maomé. O ano 2000 dos muçulmanos cairá em 2562 no calendário Gregoriano.

Nem tampouco o dia coincide. A passagem do Ano Novo será celebrada pelos muçulmanos nesse ano no dia 11 de abril, se a Lua crescente for avistada, anunciando o novo mês lunar. Caso contrário, o Ano Novo será no dia seguinte. Já os chineses celebraram o Ano Novo no dia 17 de fevereiro, e os judeus irão celebrá-lo no dia 11 de setembro.

Desde as primeiras comunidades agrícolas, marcar a passagem do tempo sempre foi uma atividade muito importante. A própria sobrevivência da comunidade dependia do conhecimento de quando plantar ou colher, ou quando chegam as chuvas ou a seca. A regularidade desses eventos foi equacionada com a regularidade dos movimentos celestes; o céu podia ser usado como um gigantesco relógio, impulsionado pelos deuses. Para adicionar significado a esses eventos naturais, sua chegada era marcada por festivais religiosos, em que a comunidade se reunia para celebrar mais um ano de fartura ou para apaziguar os deuses na esperança de um ano melhor. O calendário passou a ser identificado com eventos religiosos, criando uma aliança que persiste até hoje.

O problema ao criar um calendário simples é que o céu não se presta a nossa contagem em números inteiros. Por exemplo, o intervalo entre dois ciclos lunares é de 29,53 dias, o que faz com que um mês lunar tenha 29 (ou 30 dias), e um ano lunar (12 meses lunares), um total de 354,36 dias, menos do que um ano solar, de 365,2422 dias.

Essas inconsistência e outras fizeram com que Julio César promovesse uma reforma no calendário. Para corrigir o problema, ele decretou que o ano 46 a.C. tivesse 445 dias e que todos os anos seguintes tivessem 365. A cada quatro anos, um dia seria adicionado ao mês de Fevereiro, que teria então 29 dias. O calendário Juliano criava um excesso de três anos "bissextos" a cada 385 anos, provocando uma discrepância na datação dos equinócios e solstícios. Como o equinócio do outono (primavera no Hemisfério Norte) marca o início da Páscoa, a Igreja resolveu interferir. Ao lado do astrônomo Clavius, o Papa Gregório 13 inaugurou um novo calendário, o "Gregoriano", decretando que quinta-feira, 4 de outubro de 1582, no calendário Juliano, seria seguida por sexta-feira, 15 de outubro, no calendário Gregoriano. Onze dias desapareceram da história por decreto papal!

Como a reforma veio da Igreja Católica, nem todos ficaram muito satisfeitos. A Inglaterra só adotou o calendário Gregoriano em 1752, enquanto os protestantes na Alemanha acreditavam que o novo calendário era obra do diabo. Confusões e disputas religiosas resolvidas, a contagem continua em direção ao novo milênio, que, mesmo arbitrário, não deixa de ser emocionante.