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Em 1931, o padre e cosmólogo belga Georges Lemaître propôs algo bastante ousado: que o Universo surgiu de um núcleo atômico gigantesco que, ao se desintegrar, deu origem a espaço, tempo, radiação e matéria. Lemaître foi o primeiro a dizer que seu modelo era mais uma sugestão do que uma teoria, quase que uma visão. Sendo padre, teve também o cuidado de separar a sua ciência da sua religião. Não atribuía o evento da desintegração do "átomo primordial" (assim o chamava) a um ato divino. Segundo Lemaître, "teorias cosmogônicas [que tratam da origem do Universo] se propõem a encontrar condições iniciais simples que possam explicar como o mundo presente pode ter resultado da relação natural entre forças conhecidas". Ele não tentou explicar de onde veio o átomo primordial, mas as consequências físicas de sua existência.
O átomo primordial, segundo Lemaître, seria responsável pela matéria e radiação que observamos no Universo. Ele chegou até a propor a existência de "raios fósseis", radiações que sobreviveriam até o nosso tempo, fósseis desta era primordial. Após a 2ª Guerra Mundial, o cientista russo-americano George Gamow, inspirado pelas idéias de Lemaître e pelo desenvolvimento da física nuclear, desenvolveu o modelo que viria a ser conhecido como Big Bang.
Segundo o modelo, o Universo não teria surgido da desintegração de um átomo primordial: a temperatura era tão alta que seria impossível que a matéria se agregasse em sistemas com mais de uma partícula, como em núcleos atômicos (com prótons e nêutrons), átomos (núcleos com elétrons em torno) ou moléculas (conjuntos de átomos).
Ou seja, segundo o Big Bang de Gamow, o estado inicial do Universo seria simples, uma sopa cósmica de partículas, principalmente elétrons, prótons, nêutrons e muitos fótons, as partículas da radiação eletromagnética. O interessante é que o Big Bang também previa a existência de raios fósseis. E, mais interessante ainda, esses raios fósseis -a radiação cósmica de fundo- foram encontrados em 1965, sendo hoje um componente fundamental do estudo da cosmologia, fornecendo um retrato da infância cósmica. Para ser mais preciso, um retrato do Universo 300 mil anos após o Big Bang, ou seja, há 13,8 bilhões de anos. Vamos explorar isso com mais detalhes.
Como na maioria das situações em física, estruturas complexas surgem de uma competição entre forças opostas. Em geral, a estrutura resultante, seja ela um átomo, uma ponte ou uma estrela, surge de um equilíbrio entre tendências opostas, equilíbrio que pode ser estável ou instável. Por exemplo, o núcleo de um átomo radioativo é instável à emissão de radiação. Átomos surgem da atração elétrica entre elétrons e prótons, que têm cargas opostas. Imagine, então, o Universo primordial como uma fornalha, com prótons e elétrons ziguezagueando pelo espaço afora, em meio a um número imenso de fótons. Quanto mais alta a temperatura, mais energéticos os fótons.
Portanto, quando um elétron e um próton se aproximavam o suficiente para se sentirem atraídos eletricamente, lá vinham os fótons e "chutavam" (por interação) os elétrons para longe. Como resultado, enquanto os fótons fossem mais energéticos do que a atração elétrica entre prótons e elétrons, nem mesmo átomos de hidrogênio, os mais simples na natureza, eram formados.
Acontece que, segundo o Big Bang, o Universo, desde a sua origem, se encontra em expansão. Para o Universo-bebê, a consequência mais importante da expansão foi a queda rápida de sua temperatura. Com isso, os fótons foram ficando menos energéticos, até o ponto em que eles já não podiam destruir as ligações entre elétrons e prótons. É possível prever que isto ocorreu quando o universo tinha em torno de 300 mil anos. Formaram-se então os primeiros átomos. Mas o que ocorreu com os fótons?
Incapazes de interagir com elétrons, eles passaram a vagar pelo espaço como fantasmas. São esses os raios fósseis, a radiação cósmica de fundo, que carregam os segredos do Universo primordial. Estudando as suas propriedades, cosmólogos obtiveram, entre outros resultados, a idade do Universo (13,8 bilhões de anos), a sua geometria (plana), a era em que as primeiras estrelas nasceram (200 milhões de anos). A visão de Lemaître foi vindicada, provando que, em ciência, sonhar também é preciso.
domingo, 3 de agosto de 2003
domingo, 27 de julho de 2003
Medo da ciência
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O legendário Fausto, em busca de sucesso e vida eterna, barganhou sua alma com Mefistófeles. No final, como em todas as histórias em que o homem tenta ir além de seus limites mortais, as coisas acabam mal. Curioso que, segundo o "Aurélio", o adjetivo "fausto" signifique feliz, próspero. Talvez por um tempo, diria o pobre personagem, ardendo eternamente nas chamas do inferno.
Se a crença em barganhas sobrenaturais está em declínio (ou, pelo menos, deveria), a crença em barganhas naturais está em franca ascensão: o que Fausto tentou obter invocando o diabo, é, talvez, algo que a ciência irá nos dar, num futuro não tão longínquo. A questão é: qual será o preço e quem deverá pagá-lo?
Existem algumas áreas de pesquisa que podem acabar destruindo seus criadores e o resto da humanidade. Talvez o exemplo mais familiar seja o da energia atômica, capaz de gerar enormes quantidades de energia, mas também bombas e desastres ecológicos seríssimos, causados ou não por terroristas.
O leitor astuto percebeu que o título deste ensaio não é "medo de ciência" mas "medo da ciência". Aqui, o medo não é aquele tradicional, tipo "não pude ou quis aprender na escola, muito enrolado, o professor era um louco" etc. É o medo do que a ciência pode causar. É o caso dos enxertos genéticos, que não são a mesma coisa que clonagem. A idéia é interferir no genoma de um embrião ou até antes, selecionando este ou aquele gene como se escolhe canapé em festa.
Por exemplo, o pai, baixinho e careca, que sempre apanhou na escola, escolhe ter filho homem, de 1,90 metro, louro e forte feito um Hércules. Assim, o filhote, quando tiver uns 15 anos, vai poder dar uma surra nos coroas que batiam em seu pai quando criança. Quem sabe até a técnica será desenvolvida a tal ponto que tornará possível escolher os genes de seu filho por catálogo, direto na internet, ou em clínicas de engenharia de gente. Será o caso de se criar uma nova profissão, a de designers de humanos. A diferença essencial entre a engenharia de genes e a clonagem é que, na clonagem, os genes não só são dos pais ou de um doador, como são deixados intactos.
O livro recente do americano Bill Mckibben "Basta: Mantendo-se Humano em uma Era Engenhada", chama a atenção aos perigos dessa e de outras tecnologias emergentes. Segundo Mckibben, existe uma confusão em relação ao uso benéfico da engenharia de genes, como a cura de doenças graves, e a sua absoluta necessidade. Existe outra possibilidade, que evita o uso dos enxertos.
Por exemplo, se os pais são diagnosticados como portadores de genes que apresentam um risco de gerar crianças doentes, a solução não é alterar os genes, mas escolher, dentre vários embriões, aqueles que não têm os genes nocivos. Ou mesmo escolher entre óvulos e espermatozóides: o bebê, com futuro saudável garantido, pode então ser gerado na proveta. Com isso, pode-se evitar que uma criança venha ao mundo com seu futuro destruído, sem que seja necessário desenvolver técnicas de engenharia genética, com todas a suas consequências.
Caso contrário, alerta Mckibben, o preço será a nossa humanidade. Afinal, se for possível "engenheirar" os nossos descendentes, não haverá mais incertezas e inquietudes com relação às gerações futuras, surpresas e desapontamentos. Tudo será conforme o planejado, as crianças do jeito que os pais querem, robôs, frutos de suas fantasias e sonhos.
E o que essa geração irá criar de novo? Muito provavelmente, a destruição da geração de seus pais, que a roubou do acaso. E os que não podem pagar por essas escolhas? Serão uma sub-raça? Não vejo como interromper o progresso científico. Se é proibido aqui, será feito ali, se não oficialmente, clandestinamente. O homem será sempre ganancioso. Espero, apenas, que com conhecimento venha também sabedoria, o que, em geral, não ocorre. A menos que se descubra qual é o seu gene.
O legendário Fausto, em busca de sucesso e vida eterna, barganhou sua alma com Mefistófeles. No final, como em todas as histórias em que o homem tenta ir além de seus limites mortais, as coisas acabam mal. Curioso que, segundo o "Aurélio", o adjetivo "fausto" signifique feliz, próspero. Talvez por um tempo, diria o pobre personagem, ardendo eternamente nas chamas do inferno.
Se a crença em barganhas sobrenaturais está em declínio (ou, pelo menos, deveria), a crença em barganhas naturais está em franca ascensão: o que Fausto tentou obter invocando o diabo, é, talvez, algo que a ciência irá nos dar, num futuro não tão longínquo. A questão é: qual será o preço e quem deverá pagá-lo?
Existem algumas áreas de pesquisa que podem acabar destruindo seus criadores e o resto da humanidade. Talvez o exemplo mais familiar seja o da energia atômica, capaz de gerar enormes quantidades de energia, mas também bombas e desastres ecológicos seríssimos, causados ou não por terroristas.
O leitor astuto percebeu que o título deste ensaio não é "medo de ciência" mas "medo da ciência". Aqui, o medo não é aquele tradicional, tipo "não pude ou quis aprender na escola, muito enrolado, o professor era um louco" etc. É o medo do que a ciência pode causar. É o caso dos enxertos genéticos, que não são a mesma coisa que clonagem. A idéia é interferir no genoma de um embrião ou até antes, selecionando este ou aquele gene como se escolhe canapé em festa.
Por exemplo, o pai, baixinho e careca, que sempre apanhou na escola, escolhe ter filho homem, de 1,90 metro, louro e forte feito um Hércules. Assim, o filhote, quando tiver uns 15 anos, vai poder dar uma surra nos coroas que batiam em seu pai quando criança. Quem sabe até a técnica será desenvolvida a tal ponto que tornará possível escolher os genes de seu filho por catálogo, direto na internet, ou em clínicas de engenharia de gente. Será o caso de se criar uma nova profissão, a de designers de humanos. A diferença essencial entre a engenharia de genes e a clonagem é que, na clonagem, os genes não só são dos pais ou de um doador, como são deixados intactos.
O livro recente do americano Bill Mckibben "Basta: Mantendo-se Humano em uma Era Engenhada", chama a atenção aos perigos dessa e de outras tecnologias emergentes. Segundo Mckibben, existe uma confusão em relação ao uso benéfico da engenharia de genes, como a cura de doenças graves, e a sua absoluta necessidade. Existe outra possibilidade, que evita o uso dos enxertos.
Por exemplo, se os pais são diagnosticados como portadores de genes que apresentam um risco de gerar crianças doentes, a solução não é alterar os genes, mas escolher, dentre vários embriões, aqueles que não têm os genes nocivos. Ou mesmo escolher entre óvulos e espermatozóides: o bebê, com futuro saudável garantido, pode então ser gerado na proveta. Com isso, pode-se evitar que uma criança venha ao mundo com seu futuro destruído, sem que seja necessário desenvolver técnicas de engenharia genética, com todas a suas consequências.
Caso contrário, alerta Mckibben, o preço será a nossa humanidade. Afinal, se for possível "engenheirar" os nossos descendentes, não haverá mais incertezas e inquietudes com relação às gerações futuras, surpresas e desapontamentos. Tudo será conforme o planejado, as crianças do jeito que os pais querem, robôs, frutos de suas fantasias e sonhos.
E o que essa geração irá criar de novo? Muito provavelmente, a destruição da geração de seus pais, que a roubou do acaso. E os que não podem pagar por essas escolhas? Serão uma sub-raça? Não vejo como interromper o progresso científico. Se é proibido aqui, será feito ali, se não oficialmente, clandestinamente. O homem será sempre ganancioso. Espero, apenas, que com conhecimento venha também sabedoria, o que, em geral, não ocorre. A menos que se descubra qual é o seu gene.
domingo, 20 de julho de 2003
O monstro no centro das galáxias
Existe toda uma taxonomia galáctica; elas aparecem em vários tipos e tamanhos, formatos e composições. As mais interessantes são as que apresentam uma região central onde se detecta grande atividade. Essa detecção se dá por meio de observações astronômicas em várias frequências, da luz visível aos raios X. Isso acontece porque, em geral, não é possível ver o que ocorre no centro de uma galáxia: a confusão é enorme, com quantidades gigantescas de radiação, matéria e nuvens de gás bloqueando a visão.
Mas o que os olhos não vêem outras frequências podem ver. Um exemplo familiar é um incêndio, no qual a fumaça cobre o fogo (ou seja, o centro do incêndio é invisível aos olhos), mas podemos sentir o seu calor, que nada mais é do que radiação no infravermelho. Portanto, um detector no infravermelho "vê" o incêndio com clareza. As galáxias mais interessantes têm o que se chama de núcleo galáctico ativo, uma verdadeira usina de energia, movida pela conversão de energia gravitacional em radiação eletromagnética. No coração dessa usina reside um buraco negro gigantesco, com massas que podem chegar a milhões ou mesmo bilhões de massas solares.
A conversão de energia gravitacional não é difícil de ser entendida: quando alçamos um objeto a uma certa altura, sabemos que, se o soltarmos, ele irá cair livremente. Quanto mais alto o objeto, maior será a sua velocidade ao chegar ao solo (isso quando desprezamos a resistência do ar, que é o caso de interesse aqui). Portanto, a queda do objeto pode ser descrita pela conversão de energia gravitacional (sua atração pela Terra) em energia de movimento, ou energia cinética. No caso, a gravitação da Terra funciona como combustível.
Voltando às galáxias, a presença de um buraco negro super-maciço em seu centro exerce uma enorme força gravitacional sobre tudo que passa perto, digamos algumas dezenas de anos-luz. (O leitor não precisa se preocupar: estamos longe do centro da galáxia, em torno de 26 mil anos-luz. O Sistema Solar não será sugado, como água por um ralo.) Estrelas, nuvens de gás, tudo vai sendo atraído em direção ao monstro que mora no centro, ganhando cada vez mais velocidade, como dita a conversão de energia gravitacional em energia cinética.
Toda matéria é feita de átomos, que por sua vez são compostos de cargas elétricas, os elétrons e prótons (nêutrons têm carga nula). Quando cargas elétricas são aceleradas, elas emitem radiação eletromagnética. É essa a radiação que é observada em várias frequências, na medida em que matéria vai espiralando em direção ao centro galáctico. Quanto maior a aceleração da matéria, maior a frequência da radiação emitida. A emissão de raios X indica eventos extremamente violentos.
Recentemente, astrônomos observaram a existência de estrelas jovens e muito maciças nas vizinhanças do buraco negro central. Isto representa um mistério, já que estrelas maciças vivem por pouco tempo, desaparecendo em explosões conhecidas como supernovas: se elas foram formadas longe do centro, não teriam tempo de chegar lá antes de explodir. Será que é possível haver criação de estrelas perto do monstro central? Veja que paradoxo: o grande destruidor cósmico promovendo a criação de estrelas em sua vizinhança.
Várias explicações vêm sendo propostas, justificando a presença de estrelas jovens no centro galáctico. Nada me surpreenderia se, de fato, o buraco negro fosse o motor criativo; um dos aspectos mais fundamentais da Natureza é a conexão entre destruição e criação, que se manifesta desde as menores estruturas até as maiores. Talvez o centro galáctico seja mais um exemplo disso.
Marcelo Gleiser
Existe toda uma taxonomia galáctica; elas aparecem em vários tipos e tamanhos, formatos e composições. As mais interessantes são as que apresentam uma região central onde se detecta grande atividade. Essa detecção se dá por meio de observações astronômicas em várias frequências, da luz visível aos raios X. Isso acontece porque, em geral, não é possível ver o que ocorre no centro de uma galáxia: a confusão é enorme, com quantidades gigantescas de radiação, matéria e nuvens de gás bloqueando a visão.
Mas o que os olhos não vêem outras frequências podem ver. Um exemplo familiar é um incêndio, no qual a fumaça cobre o fogo (ou seja, o centro do incêndio é invisível aos olhos), mas podemos sentir o seu calor, que nada mais é do que radiação no infravermelho. Portanto, um detector no infravermelho "vê" o incêndio com clareza. As galáxias mais interessantes têm o que se chama de núcleo galáctico ativo, uma verdadeira usina de energia, movida pela conversão de energia gravitacional em radiação eletromagnética. No coração dessa usina reside um buraco negro gigantesco, com massas que podem chegar a milhões ou mesmo bilhões de massas solares.
A conversão de energia gravitacional não é difícil de ser entendida: quando alçamos um objeto a uma certa altura, sabemos que, se o soltarmos, ele irá cair livremente. Quanto mais alto o objeto, maior será a sua velocidade ao chegar ao solo (isso quando desprezamos a resistência do ar, que é o caso de interesse aqui). Portanto, a queda do objeto pode ser descrita pela conversão de energia gravitacional (sua atração pela Terra) em energia de movimento, ou energia cinética. No caso, a gravitação da Terra funciona como combustível.
Voltando às galáxias, a presença de um buraco negro super-maciço em seu centro exerce uma enorme força gravitacional sobre tudo que passa perto, digamos algumas dezenas de anos-luz. (O leitor não precisa se preocupar: estamos longe do centro da galáxia, em torno de 26 mil anos-luz. O Sistema Solar não será sugado, como água por um ralo.) Estrelas, nuvens de gás, tudo vai sendo atraído em direção ao monstro que mora no centro, ganhando cada vez mais velocidade, como dita a conversão de energia gravitacional em energia cinética.
Toda matéria é feita de átomos, que por sua vez são compostos de cargas elétricas, os elétrons e prótons (nêutrons têm carga nula). Quando cargas elétricas são aceleradas, elas emitem radiação eletromagnética. É essa a radiação que é observada em várias frequências, na medida em que matéria vai espiralando em direção ao centro galáctico. Quanto maior a aceleração da matéria, maior a frequência da radiação emitida. A emissão de raios X indica eventos extremamente violentos.
Recentemente, astrônomos observaram a existência de estrelas jovens e muito maciças nas vizinhanças do buraco negro central. Isto representa um mistério, já que estrelas maciças vivem por pouco tempo, desaparecendo em explosões conhecidas como supernovas: se elas foram formadas longe do centro, não teriam tempo de chegar lá antes de explodir. Será que é possível haver criação de estrelas perto do monstro central? Veja que paradoxo: o grande destruidor cósmico promovendo a criação de estrelas em sua vizinhança.
Várias explicações vêm sendo propostas, justificando a presença de estrelas jovens no centro galáctico. Nada me surpreenderia se, de fato, o buraco negro fosse o motor criativo; um dos aspectos mais fundamentais da Natureza é a conexão entre destruição e criação, que se manifesta desde as menores estruturas até as maiores. Talvez o centro galáctico seja mais um exemplo disso.
domingo, 13 de julho de 2003
Cozinhando a sopa primordial
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Um dos objetivos da cosmologia, a reconstrução da história cósmica desde os seus primórdios até a era de formação de galáxias e estrelas, tem uma limitação fundamental: infelizmente, não é possível voltar no tempo para examinar em detalhe o que ocorria nessa ou naquela época. A informação tem de ser obtida por dois métodos bastante diversos: o primeiro procura por pistas nos céus, fósseis de eras passadas, como fazem os paleontólogos e arqueólogos aqui na Terra com as suas escavações.
Esse método, tradicionalmente parte da astronomia, tem tido sucesso: por exemplo, resultados recentes do satélite americano WMAP confirmaram algumas das propriedades mais importantes do cosmos. Sua idade, 13,8 bilhões de anos, sua geometria, plana, e a época em que as primeiras estrelas nasceram, apenas 200 milhões de anos após o Big Bang, evento que marcou a origem cósmica. Os métodos astronômicos também têm suas limitações. Eles dependem da observação de luz e radiação detectável por vários tipos de telescópio, dos ópticos (luz visível) aos que observam outras regiões do espectro eletromagnético.
Para observarmos qualquer tipo de radiação, ela precisa viajar livremente pelo espaço, desde a sua fonte até o instrumento de medida. Ou seja, o espaço tem de ser transparente à passagem de radiação. O problema é que, antes de o Universo atingir 300 mil anos, a radiação não podia viajar livremente, pois interagia fortemente com as partículas de matéria existentes então, principalmente elétrons e prótons. O Universo primordial era extremamente denso, dificultando a passagem da radiação. A situação era semelhante a uma corrida com tantos obstáculos que fica impossível completá-la. O cosmo, do Big Bang até 300 mil anos, era opaco: a radiação que existia naquela era não pode nos atingir. (Ao leitor confuso com a idéia de que ver um objeto distante é olhar para o passado, lembre-se de que a velocidade da luz é alta, mas finita: demora um tempo para ela vir de um ponto distante até nós.)
O que nos leva ao segundo método, adequado ao que ocorreu durante os primeiros 300 mil anos de vida do cosmos: reconstruir no laboratório as condições de temperatura e densidade de matéria que existiram durante essas épocas.
A história do Universo primordial é como uma peça de teatro dividida em vários atos, cada qual com seus atores. Indo para trás no tempo, o último ato pertence à física atômica, com a radiação, elétrons e prótons como atores principais. O ato termina aos 300 mil anos, quando elétrons e prótons juntam-se para formar átomos de hidrogênio, e a radiação fica livre, inaugurando a era astronômica discutida acima.
O penúltimo ato pertence à física nuclear, e dura de 0,00001 segundo até 3 minutos após o Bang. No início, prótons e nêutrons não interagem, pois a temperatura é muito alta. Aos poucos ela vai baixando, e são formados os primeiros núcleos leves, compostos de grupos de prótons e nêutrons. Esses dois últimos atos são bem estudados. O desafio está em reconstruir os atos anteriores.
Isso é feito em colisores de partículas, máquinas que aceleraram grupos de partículas de modo que elas se choquem com alvos fixos (ou com outras viajando no sentido oposto) a gigantescas velocidades. Um experimento no Colisor Relativístico de Íons Pesados (RHIC) nos EUA recriou as condições que existiam no cosmos antes da existência de prótons e nêutrons: estas partículas são formadas por outras, conhecidas como quarks. Por sua vez, os quarks interagem entre si através de partículas chamadas glúons (do inglês "glue", ou cola).
A teoria prevê que, antes de 0,00001 segundo, a matéria no Universo era composta por uma sopa de quarks e glúons. Essa foi a sopa primordial cozinhada no RHIC: por breves instantes, a incrível energia da colisão entre núcleos de átomos de ouro recriou o plasma de quarks e glúons que existia na infância do Universo com temperaturas de trilhões de graus. O próximo passo é reconstruir o ato anterior, um passo mais próximo do misterioso primeiro ato.
Um dos objetivos da cosmologia, a reconstrução da história cósmica desde os seus primórdios até a era de formação de galáxias e estrelas, tem uma limitação fundamental: infelizmente, não é possível voltar no tempo para examinar em detalhe o que ocorria nessa ou naquela época. A informação tem de ser obtida por dois métodos bastante diversos: o primeiro procura por pistas nos céus, fósseis de eras passadas, como fazem os paleontólogos e arqueólogos aqui na Terra com as suas escavações.
Esse método, tradicionalmente parte da astronomia, tem tido sucesso: por exemplo, resultados recentes do satélite americano WMAP confirmaram algumas das propriedades mais importantes do cosmos. Sua idade, 13,8 bilhões de anos, sua geometria, plana, e a época em que as primeiras estrelas nasceram, apenas 200 milhões de anos após o Big Bang, evento que marcou a origem cósmica. Os métodos astronômicos também têm suas limitações. Eles dependem da observação de luz e radiação detectável por vários tipos de telescópio, dos ópticos (luz visível) aos que observam outras regiões do espectro eletromagnético.
Para observarmos qualquer tipo de radiação, ela precisa viajar livremente pelo espaço, desde a sua fonte até o instrumento de medida. Ou seja, o espaço tem de ser transparente à passagem de radiação. O problema é que, antes de o Universo atingir 300 mil anos, a radiação não podia viajar livremente, pois interagia fortemente com as partículas de matéria existentes então, principalmente elétrons e prótons. O Universo primordial era extremamente denso, dificultando a passagem da radiação. A situação era semelhante a uma corrida com tantos obstáculos que fica impossível completá-la. O cosmo, do Big Bang até 300 mil anos, era opaco: a radiação que existia naquela era não pode nos atingir. (Ao leitor confuso com a idéia de que ver um objeto distante é olhar para o passado, lembre-se de que a velocidade da luz é alta, mas finita: demora um tempo para ela vir de um ponto distante até nós.)
O que nos leva ao segundo método, adequado ao que ocorreu durante os primeiros 300 mil anos de vida do cosmos: reconstruir no laboratório as condições de temperatura e densidade de matéria que existiram durante essas épocas.
A história do Universo primordial é como uma peça de teatro dividida em vários atos, cada qual com seus atores. Indo para trás no tempo, o último ato pertence à física atômica, com a radiação, elétrons e prótons como atores principais. O ato termina aos 300 mil anos, quando elétrons e prótons juntam-se para formar átomos de hidrogênio, e a radiação fica livre, inaugurando a era astronômica discutida acima.
O penúltimo ato pertence à física nuclear, e dura de 0,00001 segundo até 3 minutos após o Bang. No início, prótons e nêutrons não interagem, pois a temperatura é muito alta. Aos poucos ela vai baixando, e são formados os primeiros núcleos leves, compostos de grupos de prótons e nêutrons. Esses dois últimos atos são bem estudados. O desafio está em reconstruir os atos anteriores.
Isso é feito em colisores de partículas, máquinas que aceleraram grupos de partículas de modo que elas se choquem com alvos fixos (ou com outras viajando no sentido oposto) a gigantescas velocidades. Um experimento no Colisor Relativístico de Íons Pesados (RHIC) nos EUA recriou as condições que existiam no cosmos antes da existência de prótons e nêutrons: estas partículas são formadas por outras, conhecidas como quarks. Por sua vez, os quarks interagem entre si através de partículas chamadas glúons (do inglês "glue", ou cola).
A teoria prevê que, antes de 0,00001 segundo, a matéria no Universo era composta por uma sopa de quarks e glúons. Essa foi a sopa primordial cozinhada no RHIC: por breves instantes, a incrível energia da colisão entre núcleos de átomos de ouro recriou o plasma de quarks e glúons que existia na infância do Universo com temperaturas de trilhões de graus. O próximo passo é reconstruir o ato anterior, um passo mais próximo do misterioso primeiro ato.
domingo, 6 de julho de 2003
Marte, o mistério continua
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São incontáveis as histórias invocando algum tipo de vida em Marte. Em torno de 1880, o astrônomo italiano Giovanni Schiaparelli, aproveitando uma proximidade maior entre a Terra e Marte, acreditou ter discernido sobre a superfície do planeta um sistema de ranhuras lineares que chamou de "canali", que em italiano não significa necessariamente canais construídos por seres inteligentes. No entanto, na tradução para o inglês ficou valendo a interpretação mais sensacionalista, e a imprensa causou um grande alvoroço. Uma das vítimas foi o empresário americano Percival Lowell, que resolveu deixar os seus negócios para construir um telescópio no Arizona dedicado exclusivamente à observação do misterioso planeta vermelho.
Sua interpretação dos canais pôs ainda mais lenha na fogueira: Marte estava secando. Os canais foram construídos por seres inteligentes e sábios, para transportar água das calotas polares para as áridas regiões equatoriais onde eles viviam. O resto, já se sabe. De lá para cá marcianos visitaram a Terra inúmeras vezes, em geral com a intenção de nos destruir ou, no mínimo, escravizar. Qualquer semelhança com o processo de colonização do nosso planeta não é mera coincidência. Mas esta é uma outra história. No meio tempo, Marte vem sendo alvo de estudos e visitas constantes por sondas exploratórias que, até o momento, não encontraram qualquer vestígio de vida, passada ou presente.
Seria de se esperar que, após tantas visitas e estudos, o mistério envolvendo Marte teria esvanecido. Entretanto, o que se vê é o oposto. Tanto assim que Hollywood continua produzindo filmes sobre o planeta vermelho, na maioria explorando ainda a possibilidade de vida por lá. E se Hollywood ainda investe nesta história, é porque ela ainda rende. A agência espacial americana Nasa, claro, não poderia ficar para trás. Daí que várias sondas estão no momento circulando o planeta, como a Mars Global Surveyor, em órbita desde 1997, tirando fotos e imagens no infravermelho. Outra, a Mars Odyssey, está em órbita há um ano, mapeando a distribuição de água abaixo da superfície. Para a surpresa de muitos, quantidades enormes de água existem sob a superfície do planeta. Sobre a superfície também, em forma de gelo. E, onde existe água, a vida é no mínimo mais provável. Três outras sondas foram perdidas em acidentes. Uma sonda com um veículo desenhado para explorar a superfície acaba de ser lançada. A Agência Espacial Européia também está para lançar um veículo de exploração da superfície marciana. Uma sonda japonesa deve chegar em dezembro. Em breve, serão necessários sinais de trânsito. Quem sabe alguns "flanelinhas" alienígenas irão aparecer, para limpar os sensores de exploração e ajudar os robôs a estacionarem seus equipamentos. (O leitor mais sério me perdoe, mas não resisti.)
Se o mistério da vida em Marte no presente foi já resolvido -negativamente-, a possibilidade da vida no passado continua em aberto. Isto pode parecer menos interessante, mas não menos importante. Afinal, o estudo da composição geológica de Marte, de sua complexa evolução e das possíveis formas de vida que possam ter existido por lá pode nos ensinar muito sobre a evolução da vida em nosso planeta e, possivelmente, em outros espalhados pela galáxia. O fascínio por Marte é, essencialmente, um fascínio que temos por nós mesmos, por nossa evolução. E por nosso futuro.
Nossos dias na Terra estão contados, se não por nossas próprias mãos (e aqui, prefiro ser otimista e não acreditar que chegaremos a este ponto) ou pelo impacto com um asteróide, por conta do Sol, que entrará em convulsão em aproximadamente 1 bilhão de anos, tornando a vida aqui impossível. Sei que é muito tempo, mas se sobrevivermos até então, teremos que achar outra casa. Os passos que damos agora, pequenos que são, estão forjando o nosso destino de colonizadores da galáxia. A menos que os marcianos tenham passado à nossa frente e estejam já longe daqui, deixando para trás um planeta em ruínas, que exploramos hoje com tanta avidez.
São incontáveis as histórias invocando algum tipo de vida em Marte. Em torno de 1880, o astrônomo italiano Giovanni Schiaparelli, aproveitando uma proximidade maior entre a Terra e Marte, acreditou ter discernido sobre a superfície do planeta um sistema de ranhuras lineares que chamou de "canali", que em italiano não significa necessariamente canais construídos por seres inteligentes. No entanto, na tradução para o inglês ficou valendo a interpretação mais sensacionalista, e a imprensa causou um grande alvoroço. Uma das vítimas foi o empresário americano Percival Lowell, que resolveu deixar os seus negócios para construir um telescópio no Arizona dedicado exclusivamente à observação do misterioso planeta vermelho.
Sua interpretação dos canais pôs ainda mais lenha na fogueira: Marte estava secando. Os canais foram construídos por seres inteligentes e sábios, para transportar água das calotas polares para as áridas regiões equatoriais onde eles viviam. O resto, já se sabe. De lá para cá marcianos visitaram a Terra inúmeras vezes, em geral com a intenção de nos destruir ou, no mínimo, escravizar. Qualquer semelhança com o processo de colonização do nosso planeta não é mera coincidência. Mas esta é uma outra história. No meio tempo, Marte vem sendo alvo de estudos e visitas constantes por sondas exploratórias que, até o momento, não encontraram qualquer vestígio de vida, passada ou presente.
Seria de se esperar que, após tantas visitas e estudos, o mistério envolvendo Marte teria esvanecido. Entretanto, o que se vê é o oposto. Tanto assim que Hollywood continua produzindo filmes sobre o planeta vermelho, na maioria explorando ainda a possibilidade de vida por lá. E se Hollywood ainda investe nesta história, é porque ela ainda rende. A agência espacial americana Nasa, claro, não poderia ficar para trás. Daí que várias sondas estão no momento circulando o planeta, como a Mars Global Surveyor, em órbita desde 1997, tirando fotos e imagens no infravermelho. Outra, a Mars Odyssey, está em órbita há um ano, mapeando a distribuição de água abaixo da superfície. Para a surpresa de muitos, quantidades enormes de água existem sob a superfície do planeta. Sobre a superfície também, em forma de gelo. E, onde existe água, a vida é no mínimo mais provável. Três outras sondas foram perdidas em acidentes. Uma sonda com um veículo desenhado para explorar a superfície acaba de ser lançada. A Agência Espacial Européia também está para lançar um veículo de exploração da superfície marciana. Uma sonda japonesa deve chegar em dezembro. Em breve, serão necessários sinais de trânsito. Quem sabe alguns "flanelinhas" alienígenas irão aparecer, para limpar os sensores de exploração e ajudar os robôs a estacionarem seus equipamentos. (O leitor mais sério me perdoe, mas não resisti.)
Se o mistério da vida em Marte no presente foi já resolvido -negativamente-, a possibilidade da vida no passado continua em aberto. Isto pode parecer menos interessante, mas não menos importante. Afinal, o estudo da composição geológica de Marte, de sua complexa evolução e das possíveis formas de vida que possam ter existido por lá pode nos ensinar muito sobre a evolução da vida em nosso planeta e, possivelmente, em outros espalhados pela galáxia. O fascínio por Marte é, essencialmente, um fascínio que temos por nós mesmos, por nossa evolução. E por nosso futuro.
Nossos dias na Terra estão contados, se não por nossas próprias mãos (e aqui, prefiro ser otimista e não acreditar que chegaremos a este ponto) ou pelo impacto com um asteróide, por conta do Sol, que entrará em convulsão em aproximadamente 1 bilhão de anos, tornando a vida aqui impossível. Sei que é muito tempo, mas se sobrevivermos até então, teremos que achar outra casa. Os passos que damos agora, pequenos que são, estão forjando o nosso destino de colonizadores da galáxia. A menos que os marcianos tenham passado à nossa frente e estejam já longe daqui, deixando para trás um planeta em ruínas, que exploramos hoje com tanta avidez.
quinta-feira, 3 de julho de 2003
Cozinhando a sopa primordial
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Um dos objetivos da cosmologia, a reconstrução da história cósmica desde os seus primórdios até a era de formação de galáxias e estrelas, tem uma limitação fundamental: infelizmente, não é possível voltar no tempo para examinar em detalhe o que ocorria nessa ou naquela época. A informação tem de ser obtida por dois métodos bastante diversos: o primeiro procura por pistas nos céus, fósseis de eras passadas, como fazem os paleontólogos e arqueólogos aqui na Terra com as suas escavações.
Esse método, tradicionalmente parte da astronomia, tem tido sucesso: por exemplo, resultados recentes do satélite americano WMAP confirmaram algumas das propriedades mais importantes do cosmos. Sua idade, 13,8 bilhões de anos, sua geometria, plana, e a época em que as primeiras estrelas nasceram, apenas 200 milhões de anos após o Big Bang, evento que marcou a origem cósmica. Os métodos astronômicos também têm suas limitações. Eles dependem da observação de luz e radiação detectável por vários tipos de telescópio, dos ópticos (luz visível) aos que observam outras regiões do espectro eletromagnético.
Para observarmos qualquer tipo de radiação, ela precisa viajar livremente pelo espaço, desde a sua fonte até o instrumento de medida. Ou seja, o espaço tem de ser transparente à passagem de radiação. O problema é que, antes de o Universo atingir 300 mil anos, a radiação não podia viajar livremente, pois interagia fortemente com as partículas de matéria existentes então, principalmente elétrons e prótons. O Universo primordial era extremamente denso, dificultando a passagem da radiação. A situação era semelhante a uma corrida com tantos obstáculos que fica impossível completá-la. O cosmo, do Big Bang até 300 mil anos, era opaco: a radiação que existia naquela era não pode nos atingir. (Ao leitor confuso com a idéia de que ver um objeto distante é olhar para o passado, lembre-se de que a velocidade da luz é alta, mas finita: demora um tempo para ela vir de um ponto distante até nós.)
O que nos leva ao segundo método, adequado ao que ocorreu durante os primeiros 300 mil anos de vida do cosmos: reconstruir no laboratório as condições de temperatura e densidade de matéria que existiram durante essas épocas.
A história do Universo primordial é como uma peça de teatro dividida em vários atos, cada qual com seus atores. Indo para trás no tempo, o último ato pertence à física atômica, com a radiação, elétrons e prótons como atores principais. O ato termina aos 300 mil anos, quando elétrons e prótons juntam-se para formar átomos de hidrogênio, e a radiação fica livre, inaugurando a era astronômica discutida acima.
O penúltimo ato pertence à física nuclear, e dura de 0,00001 segundo até 3 minutos após o Bang. No início, prótons e nêutrons não interagem, pois a temperatura é muito alta. Aos poucos ela vai baixando, e são formados os primeiros núcleos leves, compostos de grupos de prótons e nêutrons. Esses dois últimos atos são bem estudados. O desafio está em reconstruir os atos anteriores.
Isso é feito em colisores de partículas, máquinas que aceleraram grupos de partículas de modo que elas se choquem com alvos fixos (ou com outras viajando no sentido oposto) a gigantescas velocidades. Um experimento no Colisor Relativístico de Íons Pesados (RHIC) nos EUA recriou as condições que existiam no cosmos antes da existência de prótons e nêutrons: estas partículas são formadas por outras, conhecidas como quarks. Por sua vez, os quarks interagem entre si através de partículas chamadas glúons (do inglês "glue", ou cola).
A teoria prevê que, antes de 0,00001 segundo, a matéria no Universo era composta por uma sopa de quarks e glúons. Essa foi a sopa primordial cozinhada no RHIC: por breves instantes, a incrível energia da colisão entre núcleos de átomos de ouro recriou o plasma de quarks e glúons que existia na infância do Universo com temperaturas de trilhões de graus. O próximo passo é reconstruir o ato anterior, um passo mais próximo do misterioso primeiro ato.
Um dos objetivos da cosmologia, a reconstrução da história cósmica desde os seus primórdios até a era de formação de galáxias e estrelas, tem uma limitação fundamental: infelizmente, não é possível voltar no tempo para examinar em detalhe o que ocorria nessa ou naquela época. A informação tem de ser obtida por dois métodos bastante diversos: o primeiro procura por pistas nos céus, fósseis de eras passadas, como fazem os paleontólogos e arqueólogos aqui na Terra com as suas escavações.
Esse método, tradicionalmente parte da astronomia, tem tido sucesso: por exemplo, resultados recentes do satélite americano WMAP confirmaram algumas das propriedades mais importantes do cosmos. Sua idade, 13,8 bilhões de anos, sua geometria, plana, e a época em que as primeiras estrelas nasceram, apenas 200 milhões de anos após o Big Bang, evento que marcou a origem cósmica. Os métodos astronômicos também têm suas limitações. Eles dependem da observação de luz e radiação detectável por vários tipos de telescópio, dos ópticos (luz visível) aos que observam outras regiões do espectro eletromagnético.
Para observarmos qualquer tipo de radiação, ela precisa viajar livremente pelo espaço, desde a sua fonte até o instrumento de medida. Ou seja, o espaço tem de ser transparente à passagem de radiação. O problema é que, antes de o Universo atingir 300 mil anos, a radiação não podia viajar livremente, pois interagia fortemente com as partículas de matéria existentes então, principalmente elétrons e prótons. O Universo primordial era extremamente denso, dificultando a passagem da radiação. A situação era semelhante a uma corrida com tantos obstáculos que fica impossível completá-la. O cosmo, do Big Bang até 300 mil anos, era opaco: a radiação que existia naquela era não pode nos atingir. (Ao leitor confuso com a idéia de que ver um objeto distante é olhar para o passado, lembre-se de que a velocidade da luz é alta, mas finita: demora um tempo para ela vir de um ponto distante até nós.)
O que nos leva ao segundo método, adequado ao que ocorreu durante os primeiros 300 mil anos de vida do cosmos: reconstruir no laboratório as condições de temperatura e densidade de matéria que existiram durante essas épocas.
A história do Universo primordial é como uma peça de teatro dividida em vários atos, cada qual com seus atores. Indo para trás no tempo, o último ato pertence à física atômica, com a radiação, elétrons e prótons como atores principais. O ato termina aos 300 mil anos, quando elétrons e prótons juntam-se para formar átomos de hidrogênio, e a radiação fica livre, inaugurando a era astronômica discutida acima.
O penúltimo ato pertence à física nuclear, e dura de 0,00001 segundo até 3 minutos após o Bang. No início, prótons e nêutrons não interagem, pois a temperatura é muito alta. Aos poucos ela vai baixando, e são formados os primeiros núcleos leves, compostos de grupos de prótons e nêutrons. Esses dois últimos atos são bem estudados. O desafio está em reconstruir os atos anteriores.
Isso é feito em colisores de partículas, máquinas que aceleraram grupos de partículas de modo que elas se choquem com alvos fixos (ou com outras viajando no sentido oposto) a gigantescas velocidades. Um experimento no Colisor Relativístico de Íons Pesados (RHIC) nos EUA recriou as condições que existiam no cosmos antes da existência de prótons e nêutrons: estas partículas são formadas por outras, conhecidas como quarks. Por sua vez, os quarks interagem entre si através de partículas chamadas glúons (do inglês "glue", ou cola).
A teoria prevê que, antes de 0,00001 segundo, a matéria no Universo era composta por uma sopa de quarks e glúons. Essa foi a sopa primordial cozinhada no RHIC: por breves instantes, a incrível energia da colisão entre núcleos de átomos de ouro recriou o plasma de quarks e glúons que existia na infância do Universo com temperaturas de trilhões de graus. O próximo passo é reconstruir o ato anterior, um passo mais próximo do misterioso primeiro ato.
domingo, 29 de junho de 2003
Cinquenta anos de "vida" no laboratório
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O ano de 1953 foi notável para a biologia. James Watson e Francis Crick apresentaram seus resultados sobre a estrutura da molécula de DNA, revelando a sua forma de dupla hélice. Essa descoberta, devidamente celebrada neste seu cinquentenário, abriu as portas para a manipulação direta dos genes, que hoje começa a dar frutos.
O século 21 promete ser o século da genética, em particular da engenharia genética. Dos alimentos transgênicos aos clones animais, estamos presenciando o despertar de uma nova ciência que, como é de praxe com descobertas revolucionárias, vem acompanhada de muitas promessas e medos. Ao estendermos a engenharia genética aos humanos, estamos pondo em xeque não só a sua capacidade de curar (ou prevenir) várias doenças como, também, de redefinir o que significa ser humano em um contexto no qual seres podem, ao menos em princípio, ser fabricados.
Mas a estrutura do DNA não foi a única grande descoberta em bioquímica realizada em 1953. Os americanos Harold Urey e Stanley Miller tentaram algo ainda mais ambicioso: fabricar a vida, ou ao menos alguns de seus ingredientes básicos, no laboratório. A origem da vida na Terra era (e ainda é) um grande mistério. E não é para menos. Em sua essência, seres vivos são conjuntos de macromoléculas orgânicas de grande complexidade, capazes de realizar uma série de operações e transformações químicas que levam à sua subsistência (alimentação) e à sua reprodução. De alguma forma, moléculas inertes, quando combinadas a um certo nível de complexidade, se transformam em seres vivos. A questão é como se dá esta combinação, ou melhor, como o simples se torna complexo e, eventualmente, vivo.
Urey e Miller partiram do princípio de que a composição química da Terra primordial era simples. A sua idéia era reproduzir o ambiente de então no laboratório, tentando gerar moléculas orgânicas complexas a partir de moléculas simples. Vem à mente o popular jogo infantil Lego, no qual pequenos blocos, quando conectados de forma correta, produzem estruturas arbitrariamente complexas.
Urey e Miller sugeriram que, se os compostos químicos simples funcionavam como os blocos de Lego, a eletricidade existente na Terra primordial seria a força que fundiria o simples em complexo (equivalente, de certa forma, à inteligência da pessoa que cria as estruturas com Legos, a faísca criadora). Essa eletricidade primordial era consequência da intensa atividade atmosférica da época, que gerava um número enorme de relâmpagos.
A questão era quais elementos químicos deveriam ser usados. Afinal, a receita certa depende do conhecimento das condições da Terra quando ela tinha em torno de 1 bilhão de anos, algo nada trivial. As pistas deixadas dessa época são poucas e eram ainda mais escassas em 1953. Urey e Miller supuseram que a sopa primordial fosse composta de água, metano, dióxido de carbono e amônia, ou seja, uma mistura de compostos simples contendo os átomos mais essenciais da bioquímica, hidrogênio, carbono, oxigênio e nitrogênio.
Os relâmpagos foram simulados por descargas elétricas, que eram ativadas periodicamente. Após alguns dias, uma análise da mistura acusou a presença de aminoácidos, compostos orgânicos complexos encontrados em todos os seres vivos na Terra, os blocos que compõem as proteínas. Uma década após o experimento de Urey e Miller, cientistas usando processos semelhantes sintetizaram as bases nitrogenadas (ou nucleotídeos) da molécula de DNA.
Esses experimentos, embora tenham provado que é possível sintetizar moléculas complexas a partir de outras mais simples, estão longe de sintetizar um ser vivo ou mesmo uma molécula de DNA. Críticos argumentam que o ambiente na Terra primordial era muito diferente e talvez impróprio à geração de moléculas complexas. Recentemente, cientistas da Nasa mostraram que resultados semelhantes podem ocorrer no espaço, onde eletricidade é substituída por radiação ultravioleta, proveniente de estrelas. Nesse caso, as moléculas que deram origem à vida na Terra seriam provenientes do espaço, transportadas por asteróides e cometas. O debate continua: no espaço ou na Terra, o enigma da origem da vida permanece.
O ano de 1953 foi notável para a biologia. James Watson e Francis Crick apresentaram seus resultados sobre a estrutura da molécula de DNA, revelando a sua forma de dupla hélice. Essa descoberta, devidamente celebrada neste seu cinquentenário, abriu as portas para a manipulação direta dos genes, que hoje começa a dar frutos.
O século 21 promete ser o século da genética, em particular da engenharia genética. Dos alimentos transgênicos aos clones animais, estamos presenciando o despertar de uma nova ciência que, como é de praxe com descobertas revolucionárias, vem acompanhada de muitas promessas e medos. Ao estendermos a engenharia genética aos humanos, estamos pondo em xeque não só a sua capacidade de curar (ou prevenir) várias doenças como, também, de redefinir o que significa ser humano em um contexto no qual seres podem, ao menos em princípio, ser fabricados.
Mas a estrutura do DNA não foi a única grande descoberta em bioquímica realizada em 1953. Os americanos Harold Urey e Stanley Miller tentaram algo ainda mais ambicioso: fabricar a vida, ou ao menos alguns de seus ingredientes básicos, no laboratório. A origem da vida na Terra era (e ainda é) um grande mistério. E não é para menos. Em sua essência, seres vivos são conjuntos de macromoléculas orgânicas de grande complexidade, capazes de realizar uma série de operações e transformações químicas que levam à sua subsistência (alimentação) e à sua reprodução. De alguma forma, moléculas inertes, quando combinadas a um certo nível de complexidade, se transformam em seres vivos. A questão é como se dá esta combinação, ou melhor, como o simples se torna complexo e, eventualmente, vivo.
Urey e Miller partiram do princípio de que a composição química da Terra primordial era simples. A sua idéia era reproduzir o ambiente de então no laboratório, tentando gerar moléculas orgânicas complexas a partir de moléculas simples. Vem à mente o popular jogo infantil Lego, no qual pequenos blocos, quando conectados de forma correta, produzem estruturas arbitrariamente complexas.
Urey e Miller sugeriram que, se os compostos químicos simples funcionavam como os blocos de Lego, a eletricidade existente na Terra primordial seria a força que fundiria o simples em complexo (equivalente, de certa forma, à inteligência da pessoa que cria as estruturas com Legos, a faísca criadora). Essa eletricidade primordial era consequência da intensa atividade atmosférica da época, que gerava um número enorme de relâmpagos.
A questão era quais elementos químicos deveriam ser usados. Afinal, a receita certa depende do conhecimento das condições da Terra quando ela tinha em torno de 1 bilhão de anos, algo nada trivial. As pistas deixadas dessa época são poucas e eram ainda mais escassas em 1953. Urey e Miller supuseram que a sopa primordial fosse composta de água, metano, dióxido de carbono e amônia, ou seja, uma mistura de compostos simples contendo os átomos mais essenciais da bioquímica, hidrogênio, carbono, oxigênio e nitrogênio.
Os relâmpagos foram simulados por descargas elétricas, que eram ativadas periodicamente. Após alguns dias, uma análise da mistura acusou a presença de aminoácidos, compostos orgânicos complexos encontrados em todos os seres vivos na Terra, os blocos que compõem as proteínas. Uma década após o experimento de Urey e Miller, cientistas usando processos semelhantes sintetizaram as bases nitrogenadas (ou nucleotídeos) da molécula de DNA.
Esses experimentos, embora tenham provado que é possível sintetizar moléculas complexas a partir de outras mais simples, estão longe de sintetizar um ser vivo ou mesmo uma molécula de DNA. Críticos argumentam que o ambiente na Terra primordial era muito diferente e talvez impróprio à geração de moléculas complexas. Recentemente, cientistas da Nasa mostraram que resultados semelhantes podem ocorrer no espaço, onde eletricidade é substituída por radiação ultravioleta, proveniente de estrelas. Nesse caso, as moléculas que deram origem à vida na Terra seriam provenientes do espaço, transportadas por asteróides e cometas. O debate continua: no espaço ou na Terra, o enigma da origem da vida permanece.
domingo, 22 de junho de 2003
A curvatura do espaço-tempo
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O animador de televisão americano David Letterman gosta de fazer a lista das "Dez Mais", que podem ser perguntas, fatos absurdos, notícias estranhas etc. Eu também gosto, modestamente, de fazer uma lista, a das "dez perguntas mais populares em cosmologia". Recentemente (na coluna de 8 de junho), escrevi sobre a questão do começo, onde a pergunta (uma das mais populares da lista) era "O que ocorreu antes do começo?" Ou seja, se o Universo surgiu mesmo do Big Bang, o que havia antes disso?
Essa questão aborda a natureza do tempo, sua origem e seu significado. Mas ficou faltando algo. A resposta depende da teoria da relatividade geral, desenvolvida por Einstein em 1915 (a versão especial da teoria data de 1905). Nela, para falar de tempo deve-se necessariamente falar de espaço: o que existe é um contínuo espaço-temporal de quatro dimensões, três espaciais (norte-sul, leste-oeste, acima-abaixo) e uma temporal.
Esse contínuo se chama espaço-tempo. Segundo a teoria da relatividade, qualquer evento ocorrendo na natureza, seja uma bola caindo ao chão, seja a explosão de uma estrela, deve ser caracterizado pela sua posição nesse espaço-tempo quadridimensional. Portanto, um ponto no espaço-tempo é descrito por quatro números, três para a sua posição e um relacionado ao instante em que o evento ocorre. "Calma aí!" -exclama o leitor. "Você está me confundindo: no dia-a-dia também descrevemos o movimento dos objetos usando quatro números, três para a sua posição no espaço e um para o tempo. Qual a diferença entre esses quatro números e o espaço-tempo da teoria da relatividade?"
A pergunta é boa, mesmo que não esteja na lista. A diferença é enorme. Na física aplicável ao dia-a-dia, carros, trens, elevadores etc., espaço e tempo são vistos como entidades separadas, absolutas, uma distinta do outra. Na relatividade, o tempo é tratado como uma dimensão espacial, uma distância no espaço-tempo. Para isso, ele é multiplicado pela velocidade da luz. (Lembre-se de que velocidade tem unidade de distância dividida por tempo, como em km/h. Portanto, multiplicar tempo por velocidade resulta em distância.)
Vejamos um exemplo. Uma bola cai de uma altura de um metro. Segundo a física não-relativística, falamos de sua posição inicial, de sua posição final e de quanto tempo ela demorou para cair. Em relatividade, falamos de dois pontos no espaço-tempo, separados por uma distância.
Essa junção do espaço com o tempo causa efeitos peculiares. Na sua maioria, eles passam despercebidos, limitados que somos em nossa percepção da realidade. Mas, quando movimentos ocorrem com velocidades próximas da velocidade da luz, ou quando a força gravitacional é muito intensa, a natureza unificada do espaço-tempo se torna palpável, mesmo para nossos olhos míopes. A pergunta da lista está ligada com esses efeitos gravitacionais fortes.
"Como o espaço pode encurvar?" Espaço é a entidade que usamos para medir distâncias entre pontos. Um espaço deformável, portanto, é aquele em que as distâncias podem mudar, como em uma superfície elástica puxada nessa ou naquela direção. Segundo Einstein, a presença de massas deforma o espaço-tempo, alterando a geometria do espaço e o fluir do tempo. Uma analogia muito comum é o de uma bola de chumbo sobre um colchão: na vizinhança mais imediata da bola o colchão se deforma.
Claro, a analogia é apenas sugestiva, já que o que deforma o colchão é o peso da bola na gravidade terrestre. Mas a idéia é que campos gravitacionais fortes alteram a geometria do espaço-tempo. Esse é o caso perto de estrelas muito maciças, ou dos misteriosos buracos negros, onde a curvatura é tal que o espaço-tempo se fecha sobre si mesmo, como um casulo.
Pode parecer estranho que algo tão intangível como o espaço (ou o tempo) responda à presença de massas. Mas é importante lembrar que teorias físicas são descrições da natureza criadas com um propósito muito claro, o de ajudar na compreensão de fenômenos mensuráveis e quantificáveis. Se elas ocasionalmente resultam em explicações surpreendentes, é porque nossa miopia é grande. Cada teoria pode ser vista como uma lente um pouco mais forte, que permite desvendar um ou outro novo detalhe da natureza, de suas infinitas formas e criatividade.
O animador de televisão americano David Letterman gosta de fazer a lista das "Dez Mais", que podem ser perguntas, fatos absurdos, notícias estranhas etc. Eu também gosto, modestamente, de fazer uma lista, a das "dez perguntas mais populares em cosmologia". Recentemente (na coluna de 8 de junho), escrevi sobre a questão do começo, onde a pergunta (uma das mais populares da lista) era "O que ocorreu antes do começo?" Ou seja, se o Universo surgiu mesmo do Big Bang, o que havia antes disso?
Essa questão aborda a natureza do tempo, sua origem e seu significado. Mas ficou faltando algo. A resposta depende da teoria da relatividade geral, desenvolvida por Einstein em 1915 (a versão especial da teoria data de 1905). Nela, para falar de tempo deve-se necessariamente falar de espaço: o que existe é um contínuo espaço-temporal de quatro dimensões, três espaciais (norte-sul, leste-oeste, acima-abaixo) e uma temporal.
Esse contínuo se chama espaço-tempo. Segundo a teoria da relatividade, qualquer evento ocorrendo na natureza, seja uma bola caindo ao chão, seja a explosão de uma estrela, deve ser caracterizado pela sua posição nesse espaço-tempo quadridimensional. Portanto, um ponto no espaço-tempo é descrito por quatro números, três para a sua posição e um relacionado ao instante em que o evento ocorre. "Calma aí!" -exclama o leitor. "Você está me confundindo: no dia-a-dia também descrevemos o movimento dos objetos usando quatro números, três para a sua posição no espaço e um para o tempo. Qual a diferença entre esses quatro números e o espaço-tempo da teoria da relatividade?"
A pergunta é boa, mesmo que não esteja na lista. A diferença é enorme. Na física aplicável ao dia-a-dia, carros, trens, elevadores etc., espaço e tempo são vistos como entidades separadas, absolutas, uma distinta do outra. Na relatividade, o tempo é tratado como uma dimensão espacial, uma distância no espaço-tempo. Para isso, ele é multiplicado pela velocidade da luz. (Lembre-se de que velocidade tem unidade de distância dividida por tempo, como em km/h. Portanto, multiplicar tempo por velocidade resulta em distância.)
Vejamos um exemplo. Uma bola cai de uma altura de um metro. Segundo a física não-relativística, falamos de sua posição inicial, de sua posição final e de quanto tempo ela demorou para cair. Em relatividade, falamos de dois pontos no espaço-tempo, separados por uma distância.
Essa junção do espaço com o tempo causa efeitos peculiares. Na sua maioria, eles passam despercebidos, limitados que somos em nossa percepção da realidade. Mas, quando movimentos ocorrem com velocidades próximas da velocidade da luz, ou quando a força gravitacional é muito intensa, a natureza unificada do espaço-tempo se torna palpável, mesmo para nossos olhos míopes. A pergunta da lista está ligada com esses efeitos gravitacionais fortes.
"Como o espaço pode encurvar?" Espaço é a entidade que usamos para medir distâncias entre pontos. Um espaço deformável, portanto, é aquele em que as distâncias podem mudar, como em uma superfície elástica puxada nessa ou naquela direção. Segundo Einstein, a presença de massas deforma o espaço-tempo, alterando a geometria do espaço e o fluir do tempo. Uma analogia muito comum é o de uma bola de chumbo sobre um colchão: na vizinhança mais imediata da bola o colchão se deforma.
Claro, a analogia é apenas sugestiva, já que o que deforma o colchão é o peso da bola na gravidade terrestre. Mas a idéia é que campos gravitacionais fortes alteram a geometria do espaço-tempo. Esse é o caso perto de estrelas muito maciças, ou dos misteriosos buracos negros, onde a curvatura é tal que o espaço-tempo se fecha sobre si mesmo, como um casulo.
Pode parecer estranho que algo tão intangível como o espaço (ou o tempo) responda à presença de massas. Mas é importante lembrar que teorias físicas são descrições da natureza criadas com um propósito muito claro, o de ajudar na compreensão de fenômenos mensuráveis e quantificáveis. Se elas ocasionalmente resultam em explicações surpreendentes, é porque nossa miopia é grande. Cada teoria pode ser vista como uma lente um pouco mais forte, que permite desvendar um ou outro novo detalhe da natureza, de suas infinitas formas e criatividade.
domingo, 15 de junho de 2003
Galáxias em uma xícara de café
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Certa vez, uma amiga compositora mencionou que, para ela, poucos objetos naturais eram tão belos quanto uma galáxia espiral. (Na época, eu achava os seus olhos, enormes, azuis, bem mais belos. Mas essa é uma outra história.) Como estávamos em um restaurante jantando, resolvi impressioná-la, mostrando como fazer uma galáxia em uma xícara de café: "Basta você pôr um pouco de creme bem devagar sobre o café e misturar delicadamente os dois fluidos por alguns segundos. Em pouco tempo, você verá uma galáxia espiral surgir na sua xícara". O resultado, mesmo que imperfeito, foi convincente.
O interessante é que a brincadeira com a xícara e os dois fluidos não está tão distante assim da realidade. Os modelos que descrevem a formação de galáxias espirais também são baseados na interação entre dois fluidos: um a matéria comum das estrelas e das nuvens de gás interestelar (principalmente hidrogênio e hélio) e outro um fluido mais exótico, a chamada matéria escura, cuja composição permanece ainda desconhecida.
O café, de menor viscosidade, faz o papel da matéria escura, e o creme, mais viscoso, o da matéria estelar. Note que até as cores são sugestivas do papel de cada um. A fricção entre o café e o creme e a interna a cada fluido fazem o papel da atração gravitacional entre os dois tipos de matéria e, também, entre si.
O movimento de rotação induzido pela colher na mistura do café com o creme faz o papel do movimento de rotação que ocorre durante o processo de formação da galáxia: no início, é conveniente imaginar os dois tipos de matéria como sendo duas esferas difusas de gás, misturadas e girando lentamente.
O movimento de rotação é contrabalançado pela atração gravitacional entre os dois fluidos. Depois de algum tempo, algumas regiões tornam-se mais densas do que outras, exercendo então maior atração gravitacional sobre a matéria à sua volta. Essa instabilidade causa a contração das duas esferas de gás que, girando, vão dando forma à galáxia nascente. A matéria escura, que, por definição, interage apenas gravitacionalmente com outros tipos de matéria e com si própria, mantém-se mais difusa do que a matéria visível, que assume a forma espiralada.
A menos que o leitor seja como a minha avó, que tomava leite com uma gota microscópica de café, o café com creme a que me refiro tem muito mais café do que creme (o popular "pingado"). Os dois tipos de matéria que compõem a galáxia também aparecem em proporções desiguais. A matéria comum, a que vemos em estrelas e nuvens de gás, representa menos de 10% da matéria total da galáxia, dominada pela matéria escura. A matéria comum, feita de átomos com prótons, nêutrons e elétrons, tal como a que nos compõe, é minoria absoluta: na galáxia, domina o invisível aos olhos.
Imagino que o leitor esteja se perguntando: "Mas, se essa matéria escura é invisível, como sabemos que ela existe? Afinal, o café é preto, mas visível". A detecção da matéria escura, ao menos até o momento, é feita indiretamente, através de sua ação gravitacional sobre a matéria visível da galáxia. Em particular, uma das pistas vem da curva de rotação da galáxia, a medida do quão rápido suas diferentes partes giram em torno de seu centro, como um redemoinho cósmico.
Se a galáxia fosse composta apenas de matéria visível, sua velocidade de rotação (ou melhor, a das estrelas em seus braços espirais) deveria diminuir após certa distância do centro.
Entretanto, o que se observa é que a velocidade permanece constante até as regiões mais externas da parte visível da galáxia. Isso se deve à presença da matéria escura, que se estende bem além da matéria visível, formando um halo invisível em torno da galáxia, como um véu.
Vários experimentos aqui na Terra estão tentando detectar as partículas de matéria escura diretamente. Na medida em que circulamos pelo espaço, elas vão passando através da superfície, quase como fantasmas. Volta e meia, uma pode se chocar com um detector, acusando a sua presença. Mas, pelo jeito, teremos tempo para muitos cafés com creme antes que ocorra alguma detecção.
Certa vez, uma amiga compositora mencionou que, para ela, poucos objetos naturais eram tão belos quanto uma galáxia espiral. (Na época, eu achava os seus olhos, enormes, azuis, bem mais belos. Mas essa é uma outra história.) Como estávamos em um restaurante jantando, resolvi impressioná-la, mostrando como fazer uma galáxia em uma xícara de café: "Basta você pôr um pouco de creme bem devagar sobre o café e misturar delicadamente os dois fluidos por alguns segundos. Em pouco tempo, você verá uma galáxia espiral surgir na sua xícara". O resultado, mesmo que imperfeito, foi convincente.
O interessante é que a brincadeira com a xícara e os dois fluidos não está tão distante assim da realidade. Os modelos que descrevem a formação de galáxias espirais também são baseados na interação entre dois fluidos: um a matéria comum das estrelas e das nuvens de gás interestelar (principalmente hidrogênio e hélio) e outro um fluido mais exótico, a chamada matéria escura, cuja composição permanece ainda desconhecida.
O café, de menor viscosidade, faz o papel da matéria escura, e o creme, mais viscoso, o da matéria estelar. Note que até as cores são sugestivas do papel de cada um. A fricção entre o café e o creme e a interna a cada fluido fazem o papel da atração gravitacional entre os dois tipos de matéria e, também, entre si.
O movimento de rotação induzido pela colher na mistura do café com o creme faz o papel do movimento de rotação que ocorre durante o processo de formação da galáxia: no início, é conveniente imaginar os dois tipos de matéria como sendo duas esferas difusas de gás, misturadas e girando lentamente.
O movimento de rotação é contrabalançado pela atração gravitacional entre os dois fluidos. Depois de algum tempo, algumas regiões tornam-se mais densas do que outras, exercendo então maior atração gravitacional sobre a matéria à sua volta. Essa instabilidade causa a contração das duas esferas de gás que, girando, vão dando forma à galáxia nascente. A matéria escura, que, por definição, interage apenas gravitacionalmente com outros tipos de matéria e com si própria, mantém-se mais difusa do que a matéria visível, que assume a forma espiralada.
A menos que o leitor seja como a minha avó, que tomava leite com uma gota microscópica de café, o café com creme a que me refiro tem muito mais café do que creme (o popular "pingado"). Os dois tipos de matéria que compõem a galáxia também aparecem em proporções desiguais. A matéria comum, a que vemos em estrelas e nuvens de gás, representa menos de 10% da matéria total da galáxia, dominada pela matéria escura. A matéria comum, feita de átomos com prótons, nêutrons e elétrons, tal como a que nos compõe, é minoria absoluta: na galáxia, domina o invisível aos olhos.
Imagino que o leitor esteja se perguntando: "Mas, se essa matéria escura é invisível, como sabemos que ela existe? Afinal, o café é preto, mas visível". A detecção da matéria escura, ao menos até o momento, é feita indiretamente, através de sua ação gravitacional sobre a matéria visível da galáxia. Em particular, uma das pistas vem da curva de rotação da galáxia, a medida do quão rápido suas diferentes partes giram em torno de seu centro, como um redemoinho cósmico.
Se a galáxia fosse composta apenas de matéria visível, sua velocidade de rotação (ou melhor, a das estrelas em seus braços espirais) deveria diminuir após certa distância do centro.
Entretanto, o que se observa é que a velocidade permanece constante até as regiões mais externas da parte visível da galáxia. Isso se deve à presença da matéria escura, que se estende bem além da matéria visível, formando um halo invisível em torno da galáxia, como um véu.
Vários experimentos aqui na Terra estão tentando detectar as partículas de matéria escura diretamente. Na medida em que circulamos pelo espaço, elas vão passando através da superfície, quase como fantasmas. Volta e meia, uma pode se chocar com um detector, acusando a sua presença. Mas, pelo jeito, teremos tempo para muitos cafés com creme antes que ocorra alguma detecção.
domingo, 8 de junho de 2003
Antes do começo
.
Antes do começo, o que existia? O nada? Como pensar sobre o nada sem supor a existência de algo? O nada faz sentido por si só? Ou ele precisa de seu oposto -o tudo- para ter significado? Não seria, talvez, melhor pensar em espaço e ausência de espaço, o vazio? Mas, se no início existia apenas o vazio, de onde então surgiram o cosmo, a matéria, o espaço no qual ela se move e cria formas complexas, algumas até vivas? Como algo material pode surgir do nada, que por definição é imaterial?
Perguntas como essas vêm assombrando e inspirando a humanidade desde os seus primórdios. A resposta mais popular lança mão da fé: no Ocidente, foi um Criador que fez tudo a partir do nada. Mas essa é apenas uma versão. Existem muitas, espalhadas pelo mundo e pelo tempo. Para o povo maori, da Nova Zelândia, o mundo surgiu do nada, sem a ação de nenhum ser sobrenatural, sem que antes existisse qualquer coisa: o cosmo simplesmente surgiu, de repente, produto de uma ânsia abstrata de algo concreto existir.
Tenho certeza de que vários leitores já se perguntaram sobre isso, talvez tenham passado noites ao pé de uma fogueira com os amigos, olhando para o céu repleto de estrelas, tentando entender o porquê disso tudo, do mundo à nossa volta. Por que o mundo? Por que nós? O nada não é muito mais simples?
Surge a ciência, e a secularização da sociedade moderna força uma retomada dessas antigas questões. Mas agora, sob as suas lentes racionais, precisas, quantitativas e verificáveis. O que a ciência tem a dizer sobre essas questões, sobre a criação de todas as coisas? O que ela tem a dizer sobre o porquê de as coisas existirem?
Nada. A ciência não explica o porquê das coisas. Ela explica o como. Na verdade, esse tipo de pergunta, o porquê, não é província do discurso científico. Partículas com cargas elétricas são atraídas umas às outras. Daí entendemos os átomos, a estrutura das moléculas, as reações químicas em que elétrons são trocados entre elementos ou atraídos e repelidos por eles. Por que cargas elétricas opostas se atraem? Não sabemos. Mas entendemos como elas se atraem e, a partir disso, criamos toda uma sociedade movida a eletricidade, tecnologias digitais que dependem de nossa compreensão dos átomos, lasers etc.
Por que objetos são atraídos uns aos outros pela força que chamamos de gravidade? Também não sabemos. Mas sabemos descrever como eles se atraem e, a partir disso, podemos descrever como os planetas giram em torno do Sol, como as estrelas nascem e morrem, como as galáxias são formadas, como o Universo se expande há já 14 bilhões de anos, e cada vez mais rapidamente.
Falando em expansão, voltemos à pergunta inicial. Afinal, se o Universo está em expansão, ele foi menor antes. Melhor dizendo, as distâncias entre os vários objetos que o compõem eram tanto menores quanto mais perto do momento inicial, do tempo zero. Nesse caso, no tempo zero, tudo deveria estar amontoado em um único ponto. É isso? Tudo cabe num ponto? E antes desse tempo zero? O que existia antes do começo?
Essas perguntas são província da ciência. Que alívio. A resposta é, talvez, desencorajadora: não é possível falarmos sobre antes do começo, pois antes do começo o tempo simplesmente não existia. Seria como tentar descobrir o que existe ao norte do pólo Norte. Ou quem era você antes de seus pais o conceberem.
Mais sofisticadamente, o conceito de tempo tal como o entendemos em nosso dia-a-dia, o tique-taque constante e regular do passar das horas, não faz sentido perto da origem do Universo. A física que usa esse tempo uniforme e familiar não funciona nas condições extremas que reinavam nos primórdios cósmicos. A realidade não é descrita por um espaço inerte e por um tempo regular, fluindo como um rio. Tanto espaço quanto tempo flutuavam caoticamente: o espaço deformado em todas as direções e, em cada ponto, um tempo diverso. Não existia um "antes" antes do próprio tempo -como o entendemos- existir.
Tinha razão santo Agostinho, quando disse que o tempo veio com a Criação. Mas e a Criação, de onde veio? De uma flutuação quântica no Universo primordial, diz a cosmologia moderna. Do desejo inerente de algo existir, dizem os maoris. Sob a ótica da história, a pergunta é mais importante do que a resposta.
Antes do começo, o que existia? O nada? Como pensar sobre o nada sem supor a existência de algo? O nada faz sentido por si só? Ou ele precisa de seu oposto -o tudo- para ter significado? Não seria, talvez, melhor pensar em espaço e ausência de espaço, o vazio? Mas, se no início existia apenas o vazio, de onde então surgiram o cosmo, a matéria, o espaço no qual ela se move e cria formas complexas, algumas até vivas? Como algo material pode surgir do nada, que por definição é imaterial?
Perguntas como essas vêm assombrando e inspirando a humanidade desde os seus primórdios. A resposta mais popular lança mão da fé: no Ocidente, foi um Criador que fez tudo a partir do nada. Mas essa é apenas uma versão. Existem muitas, espalhadas pelo mundo e pelo tempo. Para o povo maori, da Nova Zelândia, o mundo surgiu do nada, sem a ação de nenhum ser sobrenatural, sem que antes existisse qualquer coisa: o cosmo simplesmente surgiu, de repente, produto de uma ânsia abstrata de algo concreto existir.
Tenho certeza de que vários leitores já se perguntaram sobre isso, talvez tenham passado noites ao pé de uma fogueira com os amigos, olhando para o céu repleto de estrelas, tentando entender o porquê disso tudo, do mundo à nossa volta. Por que o mundo? Por que nós? O nada não é muito mais simples?
Surge a ciência, e a secularização da sociedade moderna força uma retomada dessas antigas questões. Mas agora, sob as suas lentes racionais, precisas, quantitativas e verificáveis. O que a ciência tem a dizer sobre essas questões, sobre a criação de todas as coisas? O que ela tem a dizer sobre o porquê de as coisas existirem?
Nada. A ciência não explica o porquê das coisas. Ela explica o como. Na verdade, esse tipo de pergunta, o porquê, não é província do discurso científico. Partículas com cargas elétricas são atraídas umas às outras. Daí entendemos os átomos, a estrutura das moléculas, as reações químicas em que elétrons são trocados entre elementos ou atraídos e repelidos por eles. Por que cargas elétricas opostas se atraem? Não sabemos. Mas entendemos como elas se atraem e, a partir disso, criamos toda uma sociedade movida a eletricidade, tecnologias digitais que dependem de nossa compreensão dos átomos, lasers etc.
Por que objetos são atraídos uns aos outros pela força que chamamos de gravidade? Também não sabemos. Mas sabemos descrever como eles se atraem e, a partir disso, podemos descrever como os planetas giram em torno do Sol, como as estrelas nascem e morrem, como as galáxias são formadas, como o Universo se expande há já 14 bilhões de anos, e cada vez mais rapidamente.
Falando em expansão, voltemos à pergunta inicial. Afinal, se o Universo está em expansão, ele foi menor antes. Melhor dizendo, as distâncias entre os vários objetos que o compõem eram tanto menores quanto mais perto do momento inicial, do tempo zero. Nesse caso, no tempo zero, tudo deveria estar amontoado em um único ponto. É isso? Tudo cabe num ponto? E antes desse tempo zero? O que existia antes do começo?
Essas perguntas são província da ciência. Que alívio. A resposta é, talvez, desencorajadora: não é possível falarmos sobre antes do começo, pois antes do começo o tempo simplesmente não existia. Seria como tentar descobrir o que existe ao norte do pólo Norte. Ou quem era você antes de seus pais o conceberem.
Mais sofisticadamente, o conceito de tempo tal como o entendemos em nosso dia-a-dia, o tique-taque constante e regular do passar das horas, não faz sentido perto da origem do Universo. A física que usa esse tempo uniforme e familiar não funciona nas condições extremas que reinavam nos primórdios cósmicos. A realidade não é descrita por um espaço inerte e por um tempo regular, fluindo como um rio. Tanto espaço quanto tempo flutuavam caoticamente: o espaço deformado em todas as direções e, em cada ponto, um tempo diverso. Não existia um "antes" antes do próprio tempo -como o entendemos- existir.
Tinha razão santo Agostinho, quando disse que o tempo veio com a Criação. Mas e a Criação, de onde veio? De uma flutuação quântica no Universo primordial, diz a cosmologia moderna. Do desejo inerente de algo existir, dizem os maoris. Sob a ótica da história, a pergunta é mais importante do que a resposta.
domingo, 1 de junho de 2003
Vinte anos de unificação
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São já 20 anos desde que um grupo de cientistas do Centro Europeu de Física de Altas Energias (Cern) em Genebra, Suíça, detectou conclusivamente partículas que comprovaram a unificação de duas das quatro forças fundamentais da natureza: eletromagnetismo e força nuclear fraca. Hoje, gostaria de revisitar essa descoberta, cujas repercussões ainda reverberam (e muito) pelo mundo da física.
Segundo o Modelo Padrão, que reúne tudo o que se sabe sobre os tijolos fundamentais da matéria (as partículas que não podem ser divididas em partículas menores), existem quatro forças fundamentais, que descrevem como essas partículas interagem entre si. Duas são familiares: a gravidade, que descreve como massas atraem massas, e o eletromagnetismo, que descreve como cargas elétricas iguais se atraem, opostas se repelem e, também, a relação profunda entre eletricidade e magnetismo (já uma unificação), no qual cargas elétricas em movimento criam campos magnéticos.
As outras duas forças fundamentais só agem em distâncias nucleares. Por isso não nos damos conta de sua existência. São a força nuclear forte, que descreve como prótons, mesmo repelidos eletricamente, permanecem juntos nos núcleos, e a força nuclear fraca, que controla, entre outras coisas, o decaimento radioativo de vários átomos. A força fraca só é ativa a distâncias cem vezes menores do que um próton. Ela (como a força forte) é uma força de curto alcance. Curtíssimo.
Para entender o que significa unificar forças, é necessário explorar como funcionam. Imagine dois patinadores no gelo. Vamos supor que cada um deles seja um elétron. Como ambos têm carga elétrica negativa, quando muito próximos eles sofrem uma repulsão. Essa repulsão é representada pela troca de outras partículas que compõem o campo eletromagnético, chamadas fótons. Vamos representar os fótons por bolas de tênis. A repulsão entre elétrons pode ser representada por patinadores atirando bolas de tênis um no outro. (Na verdade, a situação é um pouco mais complicada, pois o fóton não tem massa, e a bola de tênis tem, mas a imagem da força mediada por partículas é válida.)
O curto alcance da força fraca seria representado por bolas de chumbo pesadíssimas: os patinadores só conseguem atirá-las a curtas distâncias. Ou seja, as partículas que medeiam a força fraca, três em número, têm massas altíssimas.
Dentro dessa representação das forças por partículas mediadoras, nada mais distinto do que a força eletromagnética, de alcance infinito, e a força fraca, de curtíssimo alcance. A diferença está na massa das partículas mediadoras: o fóton, sem massa, tem alcance infinito (as bolas de tênis são atiradas a qualquer distância), enquanto as três que medeiam a força fraca têm massa alta e curto alcance.
Nos anos 60, os americanos Steven Weinberg e John Ward e o paquistanês Abdus Salam, baseados em resultados de outro americano, Sheldon Glashow, propuseram um modelo de unificação das duas forças. A idéia básica é que, acima de certas energias, da ordem de cem vezes a massa do próton dividida pela velocidade da luz ao quadrado (você se lembra de E = mc2? Invertida, essa relação mostra que massa pode ser obtida de energia, m = E/c2), a força fraca também fica de longo alcance, como a força eletromagnética. Acima dessas energias, fica difícil distinguir entre as duas forças, todas partículas ficam sem massa.
Bela teoria, mas como testá-la? Ela previa também as massas das três partículas mediadoras da força fraca a baixas energias. Em maio de 1983, após quase uma década de confirmações indiretas, experimentos no Cern encontraram as três mediadoras da força fraca, com as massas previstas pela teoria. Estava confirmada a unificação das duas forças.
A história ainda não terminou. A teoria prevê também a existência do bóson de Higgs, responsável por dar massa a todas as partículas de matéria. Até agora, o Higgs não apareceu. Dois experimentos, marcados para os próximos anos, vão tentar achá-lo. Caso eles falhem, a estrutura da teoria e, portanto, da unificação "eletrofraca" terá de ser repensada.
São já 20 anos desde que um grupo de cientistas do Centro Europeu de Física de Altas Energias (Cern) em Genebra, Suíça, detectou conclusivamente partículas que comprovaram a unificação de duas das quatro forças fundamentais da natureza: eletromagnetismo e força nuclear fraca. Hoje, gostaria de revisitar essa descoberta, cujas repercussões ainda reverberam (e muito) pelo mundo da física.
Segundo o Modelo Padrão, que reúne tudo o que se sabe sobre os tijolos fundamentais da matéria (as partículas que não podem ser divididas em partículas menores), existem quatro forças fundamentais, que descrevem como essas partículas interagem entre si. Duas são familiares: a gravidade, que descreve como massas atraem massas, e o eletromagnetismo, que descreve como cargas elétricas iguais se atraem, opostas se repelem e, também, a relação profunda entre eletricidade e magnetismo (já uma unificação), no qual cargas elétricas em movimento criam campos magnéticos.
As outras duas forças fundamentais só agem em distâncias nucleares. Por isso não nos damos conta de sua existência. São a força nuclear forte, que descreve como prótons, mesmo repelidos eletricamente, permanecem juntos nos núcleos, e a força nuclear fraca, que controla, entre outras coisas, o decaimento radioativo de vários átomos. A força fraca só é ativa a distâncias cem vezes menores do que um próton. Ela (como a força forte) é uma força de curto alcance. Curtíssimo.
Para entender o que significa unificar forças, é necessário explorar como funcionam. Imagine dois patinadores no gelo. Vamos supor que cada um deles seja um elétron. Como ambos têm carga elétrica negativa, quando muito próximos eles sofrem uma repulsão. Essa repulsão é representada pela troca de outras partículas que compõem o campo eletromagnético, chamadas fótons. Vamos representar os fótons por bolas de tênis. A repulsão entre elétrons pode ser representada por patinadores atirando bolas de tênis um no outro. (Na verdade, a situação é um pouco mais complicada, pois o fóton não tem massa, e a bola de tênis tem, mas a imagem da força mediada por partículas é válida.)
O curto alcance da força fraca seria representado por bolas de chumbo pesadíssimas: os patinadores só conseguem atirá-las a curtas distâncias. Ou seja, as partículas que medeiam a força fraca, três em número, têm massas altíssimas.
Dentro dessa representação das forças por partículas mediadoras, nada mais distinto do que a força eletromagnética, de alcance infinito, e a força fraca, de curtíssimo alcance. A diferença está na massa das partículas mediadoras: o fóton, sem massa, tem alcance infinito (as bolas de tênis são atiradas a qualquer distância), enquanto as três que medeiam a força fraca têm massa alta e curto alcance.
Nos anos 60, os americanos Steven Weinberg e John Ward e o paquistanês Abdus Salam, baseados em resultados de outro americano, Sheldon Glashow, propuseram um modelo de unificação das duas forças. A idéia básica é que, acima de certas energias, da ordem de cem vezes a massa do próton dividida pela velocidade da luz ao quadrado (você se lembra de E = mc2? Invertida, essa relação mostra que massa pode ser obtida de energia, m = E/c2), a força fraca também fica de longo alcance, como a força eletromagnética. Acima dessas energias, fica difícil distinguir entre as duas forças, todas partículas ficam sem massa.
Bela teoria, mas como testá-la? Ela previa também as massas das três partículas mediadoras da força fraca a baixas energias. Em maio de 1983, após quase uma década de confirmações indiretas, experimentos no Cern encontraram as três mediadoras da força fraca, com as massas previstas pela teoria. Estava confirmada a unificação das duas forças.
A história ainda não terminou. A teoria prevê também a existência do bóson de Higgs, responsável por dar massa a todas as partículas de matéria. Até agora, o Higgs não apareceu. Dois experimentos, marcados para os próximos anos, vão tentar achá-lo. Caso eles falhem, a estrutura da teoria e, portanto, da unificação "eletrofraca" terá de ser repensada.
domingo, 25 de maio de 2003
Mutações do bem e do mal
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Dos primeiros animais unicelulares até a espécie inteligente que domina o planeta, todos os seres vivos são produto de mutações". Assim termina o filme "X-Men 2", no qual forças do bem e do mal travam mais uma batalha de sua guerra sem fim. Ou seja, somos todos mutantes, os humanos e as criaturas de poderes extraordinários que, no filme, os humanos chamam de mutantes. A diferença é que, evolutivamente, essas criaturas estão um passo ou dois adiante. Elas são nossas descendentes, mesmo se desprezadas e temidas.
Esse tema imediatamente transporta o filme da ficção científica à esfera sociopolítica. Sem dúvida, o filme é superdivertido, com ritmo desenhado para um público com capacidade de foco de não mais do que 15 segundos. Você sai cansado só de assistir. Mas o filme fala também de temas bem mais delicados, de preconceitos sociais, da aceitação do diferente, das consequências da pesquisa científica -em particular na área da genética- e de sua manipulação política.
Preconceitos gostam de divisões simples: preto e branco, homem e mulher, rico e pobre. Assim fica mais fácil separar o bem do mal. Seja a cor da pele, o sexo, a situação social, a polarização simplifica, massifica as distinções superficiais. A deturpação moral, segundo a ótica do preconceituoso, é então equacionada com algo palpável, visível, imediatamente rotulável e identificável.
Nem todos os mutantes no filme são imediatamente identificáveis. Vários deles parecem humanos normais e agem como tal: têm medo, se enamoram, têm ciúmes. Fora, claro, o fato de serem todos belos, mesmo aqueles mais grotescos, como o mutante alemão Kurt Wagner. Ele é a imagem do mal -um anjo com aspecto demoníaco- estampada em uma criatura absolutamente "do bem", um anjo de fato, oriundo de um circo de Munique, capaz de teletransporte: o fenômeno previsto pela mecânica quântica no qual partículas subatômicas e, quem sabe um dia, objetos, podem se rematerializar em diferentes pontos do espaço quase que instantaneamente. Kurt Wagner é ainda mais sensacional, uma criatura que une teletransporte e livre-arbítrio, ele mesmo determinando onde vai ou não reaparecer.
Alguém pergunta a um dos fisicamente mais grotescos -Mística, uma mutante com pele azulada, olhos amarelos e curvas acentuadíssimas, capaz de adotar qualquer forma animal, inclusive a de mulheres belíssimas- por que ela não permanece em uma dessas formas, evitando o seu aspecto assustador. A mensagem de sua resposta é simples: "Porque eu não deveria ter de me transformar para ser aceita".
Claro, ela é belíssima, mas não segundo critérios humanos. Conceitos de beleza não podem ser separados de valores morais, limitados como são por construções estéticas dependentes do contexto social e cultural onde são criadas. O belo é o que se conforma aos padrões do óbvio, do que não gera surpresas, do que não é diferente. O belo não assusta.
Entra em cena a engenharia genética, a manipulação do gene, oferecendo, ao menos em teoria, a possibilidade da construção de mutantes. O homem tira as rédeas da evolução das mãos da natureza. O processo de seleção natural está fundamentalmente interligado às mutações genéticas que, por definição, são aleatórias: elas ocorrem, por exemplo, devido à interação de radiação -oriunda do espaço e da Terra- e reações químicas com os genes. Ao alterar deterministicamente a estrutura dos genes, o cientista genético se torna escritor de um capítulo (ou mais) na longa história da evolução da vida na Terra. A espécie humana torna-se capaz de se reinventar.
Toda grande inovação tecnológica implica uma redefinição de poder. O avião transporta pessoas, apaga incêndios em florestas e joga bombas. A fissão nuclear gera energia, ajuda no combate ao câncer e é usada em bombas. A engenharia genética ajuda no combate à fome (ou pode), no combate a inúmeras doenças (se deixarem) e na fabricação de "bombas" biológicas (já ocorre).
O filme "X-Men 2" mostra isso: mutantes com poderes mais avançados são ainda essencialmente humanos -as diferenças são físicas, não morais. O poder, em mãos inspiradas, pode gerar o bem. Mas, em mãos despreparadas ou imorais, humanas ou mutantes, irá necessariamente gerar o mal.
Dos primeiros animais unicelulares até a espécie inteligente que domina o planeta, todos os seres vivos são produto de mutações". Assim termina o filme "X-Men 2", no qual forças do bem e do mal travam mais uma batalha de sua guerra sem fim. Ou seja, somos todos mutantes, os humanos e as criaturas de poderes extraordinários que, no filme, os humanos chamam de mutantes. A diferença é que, evolutivamente, essas criaturas estão um passo ou dois adiante. Elas são nossas descendentes, mesmo se desprezadas e temidas.
Esse tema imediatamente transporta o filme da ficção científica à esfera sociopolítica. Sem dúvida, o filme é superdivertido, com ritmo desenhado para um público com capacidade de foco de não mais do que 15 segundos. Você sai cansado só de assistir. Mas o filme fala também de temas bem mais delicados, de preconceitos sociais, da aceitação do diferente, das consequências da pesquisa científica -em particular na área da genética- e de sua manipulação política.
Preconceitos gostam de divisões simples: preto e branco, homem e mulher, rico e pobre. Assim fica mais fácil separar o bem do mal. Seja a cor da pele, o sexo, a situação social, a polarização simplifica, massifica as distinções superficiais. A deturpação moral, segundo a ótica do preconceituoso, é então equacionada com algo palpável, visível, imediatamente rotulável e identificável.
Nem todos os mutantes no filme são imediatamente identificáveis. Vários deles parecem humanos normais e agem como tal: têm medo, se enamoram, têm ciúmes. Fora, claro, o fato de serem todos belos, mesmo aqueles mais grotescos, como o mutante alemão Kurt Wagner. Ele é a imagem do mal -um anjo com aspecto demoníaco- estampada em uma criatura absolutamente "do bem", um anjo de fato, oriundo de um circo de Munique, capaz de teletransporte: o fenômeno previsto pela mecânica quântica no qual partículas subatômicas e, quem sabe um dia, objetos, podem se rematerializar em diferentes pontos do espaço quase que instantaneamente. Kurt Wagner é ainda mais sensacional, uma criatura que une teletransporte e livre-arbítrio, ele mesmo determinando onde vai ou não reaparecer.
Alguém pergunta a um dos fisicamente mais grotescos -Mística, uma mutante com pele azulada, olhos amarelos e curvas acentuadíssimas, capaz de adotar qualquer forma animal, inclusive a de mulheres belíssimas- por que ela não permanece em uma dessas formas, evitando o seu aspecto assustador. A mensagem de sua resposta é simples: "Porque eu não deveria ter de me transformar para ser aceita".
Claro, ela é belíssima, mas não segundo critérios humanos. Conceitos de beleza não podem ser separados de valores morais, limitados como são por construções estéticas dependentes do contexto social e cultural onde são criadas. O belo é o que se conforma aos padrões do óbvio, do que não gera surpresas, do que não é diferente. O belo não assusta.
Entra em cena a engenharia genética, a manipulação do gene, oferecendo, ao menos em teoria, a possibilidade da construção de mutantes. O homem tira as rédeas da evolução das mãos da natureza. O processo de seleção natural está fundamentalmente interligado às mutações genéticas que, por definição, são aleatórias: elas ocorrem, por exemplo, devido à interação de radiação -oriunda do espaço e da Terra- e reações químicas com os genes. Ao alterar deterministicamente a estrutura dos genes, o cientista genético se torna escritor de um capítulo (ou mais) na longa história da evolução da vida na Terra. A espécie humana torna-se capaz de se reinventar.
Toda grande inovação tecnológica implica uma redefinição de poder. O avião transporta pessoas, apaga incêndios em florestas e joga bombas. A fissão nuclear gera energia, ajuda no combate ao câncer e é usada em bombas. A engenharia genética ajuda no combate à fome (ou pode), no combate a inúmeras doenças (se deixarem) e na fabricação de "bombas" biológicas (já ocorre).
O filme "X-Men 2" mostra isso: mutantes com poderes mais avançados são ainda essencialmente humanos -as diferenças são físicas, não morais. O poder, em mãos inspiradas, pode gerar o bem. Mas, em mãos despreparadas ou imorais, humanas ou mutantes, irá necessariamente gerar o mal.
domingo, 18 de maio de 2003
Fé cega e ciência amolada
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Outro dia, um caro leitor me enviou uma mensagem com uma pergunta que deve ter ocorrido a muitos outros. Ele disse algo como (aqui parafraseio, mantendo o significado, mas não o conteúdo original): "Você escreveu que nossos corpos são atravessados a cada segundo por bilhões de neutrinos e outras partículas invisíveis, sem que possamos percebê-lo. Para aqueles que não têm acesso à qualquer comprovação concreta dessa afirmativa em um laboratório, ela pode parecer tão fantástica quanto se alguém disser que vê Jesus em seu espelho quando se barbeia todas as manhãs."
Minha reação imediata foi escrever de volta dizendo: "Mas que bobagem. É claro que não se pode comparar uma afirmação científica com uma baseada na palavra de um indivíduo, especialmente sobre um fenômeno sobrenatural, como uma aparição. Afinal, a ciência não se baseia na aceitação cega de afirmativas, mas em testes concretos, quantitativos, aplicados por cientistas escrupulosos". Porém, ao refletir um pouco mais, percebi que a minha afirmação sobre neutrinos bombardeando os nossos corpos não tem a priori mais valor do que qualquer outra afirmação, feita por qualquer outra pessoa sobre qualquer assunto. Afinal, para alguém fora da ciência, dar legitimidade de graça à palavra de um cientista não é assim tão automático quanto os cientistas acreditam. Existe muita gente que ainda não crê que a humanidade chegou até a Lua. Qual é a prova? Um vídeo? Ah, deve ser falso, truque da Nasa, coisa de Hollywood.
Aqui o cientista encontra o desafio de tentar ultrapassar barreiras criadas por sua linguagem especializada e seu treinamento técnico. Para um cientista, a discussão é absurda, uma perda de tempo. É claro que as suas afirmações devem ser levadas a sério: assim é a ciência, construída justamente para evitar a aceitação de afirmações baseadas em especulações e crenças individuais. Em ciência, qualquer hipótese, antes de ser aceita, deve ser averiguada através de testes experimentais, seja em laboratório ou por meio de observações, como no caso da astronomia. Se a opinião de alguém, mesmo se o cientista mais respeitado do mundo, estiver errada, ela não prevalecerá indefinidamente. Talvez, por um tempo, a comunidade aceite-a como plausível. Mas apenas após submetê-la a testes quantitativos ela será definitivamente incorporada (ou não) dentro das idéias ou teorias aceitas. Essa é a faca amolada da ciência, que respeita apenas os resultados comprovados por grupos independentes de cientistas.
Se todo cientista -ou aqueles que escrevem sobre ciência- tivesse o cuidado, em suas apresentações para o público não-especializado, de distinguir o que é fato aceito de meras hipóteses especulativas, a tarefa de convencer o leitor cético seria bem mais fácil. Infelizmente, muitas vezes isso não ocorre, o que resulta em uma grande confusão: fatos concretos, baseados em dados experimentais, são misturados com idéias semi-fantásticas, apresentadas como fenômenos já observados. Há algumas semanas escrevi sobre a idéia de multiversos em cosmologia, que é completamente especulativa, mas que vem sendo apresentada como tendo confirmação observacional. Quem sabe fantasmas não habitam esses multiversos e vêm, de vez em quando, nos visitar?
Descontando esses casos ambíguos, a ciência só obterá legitimidade se fizer parte de um sistema educacional preocupado em explicar o funcionamento do método científico, de como hipóteses e teorias são aceitas ou descartadas, e de como ele é usado na prática, incluindo as suas limitações. Um cientista pode precisar de fé ao embarcar em um longo projeto de pesquisa baseado em uma hipótese especulativa, mas não para aceitá-la após a sua comprovação. Essa é a distinção fundamental entre ciência e fé. Se alguém disser que Jesus aparece em seu espelho pelas manhãs, ele terá que aparecer no espelho para qualquer pessoa ver. Sua imagem terá de ser gravada e reproduzida, analisada e estudada por cientistas, não importando se eles são cristãos, muçulmanos ou budistas. Se alguém lhe disser que bilhões de neutrinos e outras partículas atravessam o seu corpo a cada segundo, é bom você pedir as credenciais dele e perguntar se isso foi comprovado pela comunidade científica ou se é mera hipótese sua. Afinal, ele pode ser o mesmo sujeito que vê Jesus ao se barbear.
Outro dia, um caro leitor me enviou uma mensagem com uma pergunta que deve ter ocorrido a muitos outros. Ele disse algo como (aqui parafraseio, mantendo o significado, mas não o conteúdo original): "Você escreveu que nossos corpos são atravessados a cada segundo por bilhões de neutrinos e outras partículas invisíveis, sem que possamos percebê-lo. Para aqueles que não têm acesso à qualquer comprovação concreta dessa afirmativa em um laboratório, ela pode parecer tão fantástica quanto se alguém disser que vê Jesus em seu espelho quando se barbeia todas as manhãs."
Minha reação imediata foi escrever de volta dizendo: "Mas que bobagem. É claro que não se pode comparar uma afirmação científica com uma baseada na palavra de um indivíduo, especialmente sobre um fenômeno sobrenatural, como uma aparição. Afinal, a ciência não se baseia na aceitação cega de afirmativas, mas em testes concretos, quantitativos, aplicados por cientistas escrupulosos". Porém, ao refletir um pouco mais, percebi que a minha afirmação sobre neutrinos bombardeando os nossos corpos não tem a priori mais valor do que qualquer outra afirmação, feita por qualquer outra pessoa sobre qualquer assunto. Afinal, para alguém fora da ciência, dar legitimidade de graça à palavra de um cientista não é assim tão automático quanto os cientistas acreditam. Existe muita gente que ainda não crê que a humanidade chegou até a Lua. Qual é a prova? Um vídeo? Ah, deve ser falso, truque da Nasa, coisa de Hollywood.
Aqui o cientista encontra o desafio de tentar ultrapassar barreiras criadas por sua linguagem especializada e seu treinamento técnico. Para um cientista, a discussão é absurda, uma perda de tempo. É claro que as suas afirmações devem ser levadas a sério: assim é a ciência, construída justamente para evitar a aceitação de afirmações baseadas em especulações e crenças individuais. Em ciência, qualquer hipótese, antes de ser aceita, deve ser averiguada através de testes experimentais, seja em laboratório ou por meio de observações, como no caso da astronomia. Se a opinião de alguém, mesmo se o cientista mais respeitado do mundo, estiver errada, ela não prevalecerá indefinidamente. Talvez, por um tempo, a comunidade aceite-a como plausível. Mas apenas após submetê-la a testes quantitativos ela será definitivamente incorporada (ou não) dentro das idéias ou teorias aceitas. Essa é a faca amolada da ciência, que respeita apenas os resultados comprovados por grupos independentes de cientistas.
Se todo cientista -ou aqueles que escrevem sobre ciência- tivesse o cuidado, em suas apresentações para o público não-especializado, de distinguir o que é fato aceito de meras hipóteses especulativas, a tarefa de convencer o leitor cético seria bem mais fácil. Infelizmente, muitas vezes isso não ocorre, o que resulta em uma grande confusão: fatos concretos, baseados em dados experimentais, são misturados com idéias semi-fantásticas, apresentadas como fenômenos já observados. Há algumas semanas escrevi sobre a idéia de multiversos em cosmologia, que é completamente especulativa, mas que vem sendo apresentada como tendo confirmação observacional. Quem sabe fantasmas não habitam esses multiversos e vêm, de vez em quando, nos visitar?
Descontando esses casos ambíguos, a ciência só obterá legitimidade se fizer parte de um sistema educacional preocupado em explicar o funcionamento do método científico, de como hipóteses e teorias são aceitas ou descartadas, e de como ele é usado na prática, incluindo as suas limitações. Um cientista pode precisar de fé ao embarcar em um longo projeto de pesquisa baseado em uma hipótese especulativa, mas não para aceitá-la após a sua comprovação. Essa é a distinção fundamental entre ciência e fé. Se alguém disser que Jesus aparece em seu espelho pelas manhãs, ele terá que aparecer no espelho para qualquer pessoa ver. Sua imagem terá de ser gravada e reproduzida, analisada e estudada por cientistas, não importando se eles são cristãos, muçulmanos ou budistas. Se alguém lhe disser que bilhões de neutrinos e outras partículas atravessam o seu corpo a cada segundo, é bom você pedir as credenciais dele e perguntar se isso foi comprovado pela comunidade científica ou se é mera hipótese sua. Afinal, ele pode ser o mesmo sujeito que vê Jesus ao se barbear.
domingo, 11 de maio de 2003
Vida, difração e DNA
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A sabedoria do homem livre consiste em meditar sobre a vida e não sobre a morte." Assim escreveu o filósofo Baruch Spinoza em seu famoso livro "Ética", de meados do século 17. Não por acaso, Erwin Schrödinger, um dos grandes físicos do século 20, usou essa mesma frase em seu livro "O que É Vida?", uma das obras mais influentes no desenvolvimento da biologia molecular e, em particular, da genética após a Segunda Guerra. O livro é uma compilação de uma série de palestras que Schrödinger proferiu na Universidade de Dublin, Irlanda, em 1943.
Admitindo não ser um especialista no assunto, Schrödinger propõe que o fato de a física e a química não serem capazes de explicar o que ocorre em organismos vivos não deve ser visto como uma barreira intransponível, mas como um desafio: o mistério da vida é, essencialmente, província da ciência. Aceita essa razoável premissa, a questão é como abordá-lo cientificamente.
Schrödinger sugere que a "fibra cromossômica", onde reside a informação genética característica de cada indivíduo, é um cristal aperiódico, em distinção daqueles comumente tratados pelos físicos, que são na maioria periódicos. É claro que os cristais periódicos são bem mais simples que os aperiódicos. Schrödinger mesmo faz a comparação: é como olhar para um papel de parede ordinário, com o mesmo padrão se repetindo regularmente, e uma tapeçaria de Rafael, que, sem apresentar uma repetição monótona, oferece uma coordenação de padrões elaborados cujo efeito final é gerar um significado único.
A estrutura periódica dos cristais é revelada por meio de técnicas de difração de raios X. Esses são os mesmos raios X usados por dentistas e médicos, uma radiação eletromagnética de frequência bem mais alta do que a luz visível. A difração é um efeito que resulta da superposição de ondas sucessivas -ora construtiva (duas cristas se somando), ora destrutiva (crista e depressão se cancelando)- quando elas passam por um ou mais obstáculos. Quando raios X são bombardeados sobre um cristal, eles encontram obstáculos -os átomos que compõem o cristal. Se uma placa fotográfica é exposta aos raios X após passarem por um cristal, o resultado é a reprodução detalhada de sua estrutura periódica.
O problema, claro, fica bem complicado quando o cristal não tem uma estrutura periódica, já que o espaçamento entre os átomos não é mais uniforme. Mais ainda, se o cristal tiver milhares ou mesmo milhões de átomos, a tarefa torna-se quase impossível, um quebra-cabeças de proporções gigantescas. Esse era, justamente, o desafio daqueles que tentavam desvendar a estrutura de proteínas usando difração de raios X.
Schrödinger sugere também que a transmissão de características de uma geração a outra ocorre no nível molecular, através de um processo genético de cópia de informação. Em 1944, um ano após as palestras de Schrödinger, o biólogo americano Oswald Avery propôs que os genes são compostos por uma macromolécula conhecida como DNA (ácido desoxirribonucléico). O código da vida, as características de cada animal e pessoa, está registrado na estrutura dessa molécula. O desafio era decifrá-lo.
Entram em cena Francis Crick, um físico especialista em difração de raios X, e James Watson, um biólogo determinado a decifrar a estrutura do DNA. Ambos trabalhavam em Cambridge, Reino Unido, cientes das idéias de Schrödinger de que os genes têm sua estrutura definida ao nível molecular. Em Londres, no King's College, Rosalind Franklin e Maurice Wilkins obtiveram as primeiras imagens, ainda não muito claras, de cristais de DNA usando difração de raios X.
Crick e Watson se lançam de corpo e alma ao desafio e, em abril de 1953, há 50 anos portanto, mostram que o DNA tem a estrutura de uma hélice dupla, com quatro bases nitrogenadas (A, T, C e G) se alternando duas a duas.
Schrödinger estava correto: o código genético reside mesmo no nível molecular, definido e propagado de geração em geração. Como ele disse, mesmo que os cientistas sejam na sua maioria especialistas em uma determinada área do conhecimento, almejam sempre expandi-lo. Sua obra é prova de que a coragem de pular as fronteiras entre as disciplinas muitas vezes cria pontes inesperadas.
A sabedoria do homem livre consiste em meditar sobre a vida e não sobre a morte." Assim escreveu o filósofo Baruch Spinoza em seu famoso livro "Ética", de meados do século 17. Não por acaso, Erwin Schrödinger, um dos grandes físicos do século 20, usou essa mesma frase em seu livro "O que É Vida?", uma das obras mais influentes no desenvolvimento da biologia molecular e, em particular, da genética após a Segunda Guerra. O livro é uma compilação de uma série de palestras que Schrödinger proferiu na Universidade de Dublin, Irlanda, em 1943.
Admitindo não ser um especialista no assunto, Schrödinger propõe que o fato de a física e a química não serem capazes de explicar o que ocorre em organismos vivos não deve ser visto como uma barreira intransponível, mas como um desafio: o mistério da vida é, essencialmente, província da ciência. Aceita essa razoável premissa, a questão é como abordá-lo cientificamente.
Schrödinger sugere que a "fibra cromossômica", onde reside a informação genética característica de cada indivíduo, é um cristal aperiódico, em distinção daqueles comumente tratados pelos físicos, que são na maioria periódicos. É claro que os cristais periódicos são bem mais simples que os aperiódicos. Schrödinger mesmo faz a comparação: é como olhar para um papel de parede ordinário, com o mesmo padrão se repetindo regularmente, e uma tapeçaria de Rafael, que, sem apresentar uma repetição monótona, oferece uma coordenação de padrões elaborados cujo efeito final é gerar um significado único.
A estrutura periódica dos cristais é revelada por meio de técnicas de difração de raios X. Esses são os mesmos raios X usados por dentistas e médicos, uma radiação eletromagnética de frequência bem mais alta do que a luz visível. A difração é um efeito que resulta da superposição de ondas sucessivas -ora construtiva (duas cristas se somando), ora destrutiva (crista e depressão se cancelando)- quando elas passam por um ou mais obstáculos. Quando raios X são bombardeados sobre um cristal, eles encontram obstáculos -os átomos que compõem o cristal. Se uma placa fotográfica é exposta aos raios X após passarem por um cristal, o resultado é a reprodução detalhada de sua estrutura periódica.
O problema, claro, fica bem complicado quando o cristal não tem uma estrutura periódica, já que o espaçamento entre os átomos não é mais uniforme. Mais ainda, se o cristal tiver milhares ou mesmo milhões de átomos, a tarefa torna-se quase impossível, um quebra-cabeças de proporções gigantescas. Esse era, justamente, o desafio daqueles que tentavam desvendar a estrutura de proteínas usando difração de raios X.
Schrödinger sugere também que a transmissão de características de uma geração a outra ocorre no nível molecular, através de um processo genético de cópia de informação. Em 1944, um ano após as palestras de Schrödinger, o biólogo americano Oswald Avery propôs que os genes são compostos por uma macromolécula conhecida como DNA (ácido desoxirribonucléico). O código da vida, as características de cada animal e pessoa, está registrado na estrutura dessa molécula. O desafio era decifrá-lo.
Entram em cena Francis Crick, um físico especialista em difração de raios X, e James Watson, um biólogo determinado a decifrar a estrutura do DNA. Ambos trabalhavam em Cambridge, Reino Unido, cientes das idéias de Schrödinger de que os genes têm sua estrutura definida ao nível molecular. Em Londres, no King's College, Rosalind Franklin e Maurice Wilkins obtiveram as primeiras imagens, ainda não muito claras, de cristais de DNA usando difração de raios X.
Crick e Watson se lançam de corpo e alma ao desafio e, em abril de 1953, há 50 anos portanto, mostram que o DNA tem a estrutura de uma hélice dupla, com quatro bases nitrogenadas (A, T, C e G) se alternando duas a duas.
Schrödinger estava correto: o código genético reside mesmo no nível molecular, definido e propagado de geração em geração. Como ele disse, mesmo que os cientistas sejam na sua maioria especialistas em uma determinada área do conhecimento, almejam sempre expandi-lo. Sua obra é prova de que a coragem de pular as fronteiras entre as disciplinas muitas vezes cria pontes inesperadas.
domingo, 4 de maio de 2003
Metafísica e cosmologia
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Metafísica e cosmologia? Será que essas duas palavras deveriam estar juntas no mesmo título? Afinal, qualquer pessoa que estudou um pouco de ciência na escola sabe que ciência e metafísica não se misturam. O nome metafísica, historicamente, surgiu nas primeiras coleções da obra de Aristóteles, designando o assunto que ele tratou após a física.
No dicionário, metafísica designa o ramo da filosofia que busca compreender a natureza do ser e da realidade (ontologia) e a origem e a estrutura do Universo (cosmologia). No uso popular, é qualquer filosofia especulativa, esotérica ou mística, o que vai "além" da física.
Certas teorias da cosmologia moderna misturam de fato física e metafísica. Isso, na minha opinião, é extremamente perigoso. E olha que minha pesquisa é, em grande parte, centrada em questões cosmológicas. A cosmologia, como ela é entendida no meio científico, é a parte da física (e não da metafísica) que estuda a estrutura e as propriedades do Universo. Sendo parte da física, ela deve tentar descrever o Universo através de modelos matemáticos quantitativos que possam ser testados através de observações.
Esse ponto é essencial: uma teoria física só é científica se ela puder ser testada quantitativamente. Caso contrário, torna-se especulação filosófica que, apesar de extremamente importante para o conhecimento, não é ciência. É metafísica.
O problema é legitimidade. A fase moderna da cosmologia começou em 1917, quando Einstein aplicou a sua então recente Teoria da Relatividade Geral para calcular a geometria do Universo. Segundo a teoria, se conhecemos a quantidade total de matéria (e energia) no Universo, podemos então determinar a sua geometria. Einstein, sendo um herdeiro da tradição platônica e não tendo grande evidência observacional em contrário, supôs que o Universo fosse estático (não muda no tempo) e esférico.
Seguiram-se décadas de especulação cosmológica, em que vários modelos foram propostos, baseados mais em intuição e preconceitos do que em observações. Claro, essa especulação toda não gerou uma reputação muito invejável para o trabalho dos cosmólogos. Faltavam dados observacionais que pudessem testar modelos, eliminando alguns e confirmando outros. Mas, ao menos, os modelos propostos podiam ser testados.
A situação começou a mudar em 1965, quando se descobriram os primeiros sinais da radiação cósmica de fundo, um fóssil de quando o Universo tinha apenas 300 mil anos, previsto pelo modelo do Big Bang. De lá para cá, a cosmologia ganhou cada vez mais legitimidade, devido a uma série de descobertas e observações, incluindo algumas que detalham as propriedades dessa radiação cósmica. A cosmologia entrou em sua maioridade. Especulações são postas à prova.
Essa legitimidade é extremamente importante, pois coloca a cosmologia em pé de igualdade com outras áreas da física, como a física atômica ou a hidrodinâmica. Infelizmente, na última década a cosmologia voltou a ser inundada por especulações intestáveis e, portanto, não científicas. Por exemplo, a discussão da existência de infinitos universos, inclusive com cópias de cada um de nós.
O argumento, filosoficamente, é trivial: em um Universo infinito tudo é possível. Nós vivemos em uma bolha com um raio de 14 bilhões de anos-luz, a distância que a luz viajou desde o Big Bang. Segundo o argumento, além de nossa bolha existem infinitas outras. O leitor que conhece o conto "A Biblioteca de Babel", de Jorge Luis Borges, sem dúvida já reconheceu paralelos (a biblioteca reúne todos os livros possíveis, escritos e não escritos.)
O problema é que essa idéia é baseada numa suposição errônea: que o Universo é infinito. O que podemos medir do Universo é limitado pela bolha de 14 bilhões de anos-luz. Nela vemos um universo com geometria plana. Mas os metacosmólogos dão um passo além, supondo que essa é a mesma geometria do resto do Universo, infinitamente plano. E isso é algo que não podemos medir: vivemos em uma bolha e podemos apenas medir o que existe nela. O resto é especulação metafísica. Divertida, mas não científica.
Metafísica e cosmologia? Será que essas duas palavras deveriam estar juntas no mesmo título? Afinal, qualquer pessoa que estudou um pouco de ciência na escola sabe que ciência e metafísica não se misturam. O nome metafísica, historicamente, surgiu nas primeiras coleções da obra de Aristóteles, designando o assunto que ele tratou após a física.
No dicionário, metafísica designa o ramo da filosofia que busca compreender a natureza do ser e da realidade (ontologia) e a origem e a estrutura do Universo (cosmologia). No uso popular, é qualquer filosofia especulativa, esotérica ou mística, o que vai "além" da física.
Certas teorias da cosmologia moderna misturam de fato física e metafísica. Isso, na minha opinião, é extremamente perigoso. E olha que minha pesquisa é, em grande parte, centrada em questões cosmológicas. A cosmologia, como ela é entendida no meio científico, é a parte da física (e não da metafísica) que estuda a estrutura e as propriedades do Universo. Sendo parte da física, ela deve tentar descrever o Universo através de modelos matemáticos quantitativos que possam ser testados através de observações.
Esse ponto é essencial: uma teoria física só é científica se ela puder ser testada quantitativamente. Caso contrário, torna-se especulação filosófica que, apesar de extremamente importante para o conhecimento, não é ciência. É metafísica.
O problema é legitimidade. A fase moderna da cosmologia começou em 1917, quando Einstein aplicou a sua então recente Teoria da Relatividade Geral para calcular a geometria do Universo. Segundo a teoria, se conhecemos a quantidade total de matéria (e energia) no Universo, podemos então determinar a sua geometria. Einstein, sendo um herdeiro da tradição platônica e não tendo grande evidência observacional em contrário, supôs que o Universo fosse estático (não muda no tempo) e esférico.
Seguiram-se décadas de especulação cosmológica, em que vários modelos foram propostos, baseados mais em intuição e preconceitos do que em observações. Claro, essa especulação toda não gerou uma reputação muito invejável para o trabalho dos cosmólogos. Faltavam dados observacionais que pudessem testar modelos, eliminando alguns e confirmando outros. Mas, ao menos, os modelos propostos podiam ser testados.
A situação começou a mudar em 1965, quando se descobriram os primeiros sinais da radiação cósmica de fundo, um fóssil de quando o Universo tinha apenas 300 mil anos, previsto pelo modelo do Big Bang. De lá para cá, a cosmologia ganhou cada vez mais legitimidade, devido a uma série de descobertas e observações, incluindo algumas que detalham as propriedades dessa radiação cósmica. A cosmologia entrou em sua maioridade. Especulações são postas à prova.
Essa legitimidade é extremamente importante, pois coloca a cosmologia em pé de igualdade com outras áreas da física, como a física atômica ou a hidrodinâmica. Infelizmente, na última década a cosmologia voltou a ser inundada por especulações intestáveis e, portanto, não científicas. Por exemplo, a discussão da existência de infinitos universos, inclusive com cópias de cada um de nós.
O argumento, filosoficamente, é trivial: em um Universo infinito tudo é possível. Nós vivemos em uma bolha com um raio de 14 bilhões de anos-luz, a distância que a luz viajou desde o Big Bang. Segundo o argumento, além de nossa bolha existem infinitas outras. O leitor que conhece o conto "A Biblioteca de Babel", de Jorge Luis Borges, sem dúvida já reconheceu paralelos (a biblioteca reúne todos os livros possíveis, escritos e não escritos.)
O problema é que essa idéia é baseada numa suposição errônea: que o Universo é infinito. O que podemos medir do Universo é limitado pela bolha de 14 bilhões de anos-luz. Nela vemos um universo com geometria plana. Mas os metacosmólogos dão um passo além, supondo que essa é a mesma geometria do resto do Universo, infinitamente plano. E isso é algo que não podemos medir: vivemos em uma bolha e podemos apenas medir o que existe nela. O resto é especulação metafísica. Divertida, mas não científica.
domingo, 27 de abril de 2003
O quarteto fantástico
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Existem muitas janelas para os céus. Aquela aberta ao olho humano -as cores que percebemos diretamente entre o vermelho e o violeta do arco-íris- não passa de uma mera fresta no enorme espectro da radiação eletromagnética. Apesar de invisível aos nossos olhos, grande parte deste espectro é bastante familiar: os raios X usados em medicina e odontologia, as lâmpadas ultravioleta usadas para melhorar o bronzeado (muito populares onde moro, no norte dos EUA), as ondas de rádio, o infravermelho do controle remoto. Existe todo um mundo de radiação à nossa volta que, mesmo invisível aos olhos, não deixa de ser real. A reconstrução da realidade física não deve se limitar à porção do espectro eletromagnético que vemos: o invisível é tão importante quanto o visível. E, às vezes, muito mais.
Por trás dessa radiação toda está um fato muito simples: tudo na natureza é composto por átomos. Por sua vez, os átomos são compostos por partículas que carregam pequenas cargas elétricas; o elétron, negativo, girando em torno do núcleo, positivo. Quando cargas elétricas são aceleradas, elas irradiam ondas eletromagnéticas. As características da radiação emitida dependem de seu movimento. Movimentos mais energéticos emitem, em geral, radiação mais energética. O que distingue um tipo de radiação -a luz amarela, por exemplo- de outro -como o raio X- é a sua frequência. Quanto mais energética a radiação, maior é a sua frequência.
Por exemplo, quando o controle de temperatura de um fogão elétrico é girado apenas um pouco, sentimos o calor saindo da resistência, mas ela não emite luz. Essa radiação invisível faz parte do infravermelho. Ao aumentarmos a temperatura, a resistência começa a brilhar em um tom de vermelho. A luz visível tem maior frequência (e, portanto, energia) do que a radiação infravermelha.
Quando olhamos para o céu noturno, vemos o que emite luz visível, as estrelas, os planetas, a Lua e, em noites claras, nuvens de gás na Via Láctea. Mas essa é apenas uma fresta da radiação que existe nos céus. A partir da segunda década do século 20, foram desenvolvidos instrumentos para "ver" as outras partes do espectro eletromagnético, de modo a obter a maior quantidade possível de informação sobre o cosmo. Hoje, astrônomos vasculham os céus com vários tipos de telescópio, capazes de detectar radiação em praticamente todas as partes do espectro eletromagnético, desde os raios X emitidos por matéria sendo sugada por buracos negros até ondas de rádio emitidas por objetos muito distantes, a bilhões de anos-luz do Sistema Solar.
Melhor ainda é ter telescópios no espaço, onde eles estão livres das várias perturbações causadas pela atmosfera da Terra. Com isso em mente, a Nasa projetou quatro telescópios-satélites. Pense no espectro eletromagnético como uma torta, com cada satélite podendo comer apenas parte dela. O mais famoso é o Telescópio Espacial Hubble, lançado em 1990, que vem fornecendo imagens espetaculares do cosmo. O Hubble trabalha na porção visível do espectro.
Outro é o Observatório Compton de Raios Gama, a radiação mais energética que existe, emitida quando estrelas explodem ao fim de sua vida. O terceiro é o Telescópio de Raios X Chandra, lançado em 1999 que, entre outras coisas, é usado na observação de buracos negros.
O último integrante do quarteto, com lançamento previsto para agosto, detecta infravermelho. Sua missão principal é observar o nascimento de planetas extra-solares, orbitando estrelas distantes. Será que esses sistemas solares são muito diferentes do nosso? Ou será que nosso Sistema Solar é típico? Em breve teremos uma resposta. Mas, se o que aprendemos no decorrer da história da ciência serve como guia, nada no Universo se distingue por ser único, mas por ser múltiplo.
Existem muitas janelas para os céus. Aquela aberta ao olho humano -as cores que percebemos diretamente entre o vermelho e o violeta do arco-íris- não passa de uma mera fresta no enorme espectro da radiação eletromagnética. Apesar de invisível aos nossos olhos, grande parte deste espectro é bastante familiar: os raios X usados em medicina e odontologia, as lâmpadas ultravioleta usadas para melhorar o bronzeado (muito populares onde moro, no norte dos EUA), as ondas de rádio, o infravermelho do controle remoto. Existe todo um mundo de radiação à nossa volta que, mesmo invisível aos olhos, não deixa de ser real. A reconstrução da realidade física não deve se limitar à porção do espectro eletromagnético que vemos: o invisível é tão importante quanto o visível. E, às vezes, muito mais.
Por trás dessa radiação toda está um fato muito simples: tudo na natureza é composto por átomos. Por sua vez, os átomos são compostos por partículas que carregam pequenas cargas elétricas; o elétron, negativo, girando em torno do núcleo, positivo. Quando cargas elétricas são aceleradas, elas irradiam ondas eletromagnéticas. As características da radiação emitida dependem de seu movimento. Movimentos mais energéticos emitem, em geral, radiação mais energética. O que distingue um tipo de radiação -a luz amarela, por exemplo- de outro -como o raio X- é a sua frequência. Quanto mais energética a radiação, maior é a sua frequência.
Por exemplo, quando o controle de temperatura de um fogão elétrico é girado apenas um pouco, sentimos o calor saindo da resistência, mas ela não emite luz. Essa radiação invisível faz parte do infravermelho. Ao aumentarmos a temperatura, a resistência começa a brilhar em um tom de vermelho. A luz visível tem maior frequência (e, portanto, energia) do que a radiação infravermelha.
Quando olhamos para o céu noturno, vemos o que emite luz visível, as estrelas, os planetas, a Lua e, em noites claras, nuvens de gás na Via Láctea. Mas essa é apenas uma fresta da radiação que existe nos céus. A partir da segunda década do século 20, foram desenvolvidos instrumentos para "ver" as outras partes do espectro eletromagnético, de modo a obter a maior quantidade possível de informação sobre o cosmo. Hoje, astrônomos vasculham os céus com vários tipos de telescópio, capazes de detectar radiação em praticamente todas as partes do espectro eletromagnético, desde os raios X emitidos por matéria sendo sugada por buracos negros até ondas de rádio emitidas por objetos muito distantes, a bilhões de anos-luz do Sistema Solar.
Melhor ainda é ter telescópios no espaço, onde eles estão livres das várias perturbações causadas pela atmosfera da Terra. Com isso em mente, a Nasa projetou quatro telescópios-satélites. Pense no espectro eletromagnético como uma torta, com cada satélite podendo comer apenas parte dela. O mais famoso é o Telescópio Espacial Hubble, lançado em 1990, que vem fornecendo imagens espetaculares do cosmo. O Hubble trabalha na porção visível do espectro.
Outro é o Observatório Compton de Raios Gama, a radiação mais energética que existe, emitida quando estrelas explodem ao fim de sua vida. O terceiro é o Telescópio de Raios X Chandra, lançado em 1999 que, entre outras coisas, é usado na observação de buracos negros.
O último integrante do quarteto, com lançamento previsto para agosto, detecta infravermelho. Sua missão principal é observar o nascimento de planetas extra-solares, orbitando estrelas distantes. Será que esses sistemas solares são muito diferentes do nosso? Ou será que nosso Sistema Solar é típico? Em breve teremos uma resposta. Mas, se o que aprendemos no decorrer da história da ciência serve como guia, nada no Universo se distingue por ser único, mas por ser múltiplo.
domingo, 20 de abril de 2003
Como datar a origem da vida
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Imagine observar uma pessoa idosa durante um tempo sem poder conversar com ela e tentar, a partir dessas observações, reconstruir detalhes de sua vida: onde cresceu, se teve doenças sérias ou filhos, se foi ou é casada etc. Por mais atento que você seja, certamente apenas partes da história serão óbvias, aquelas que deixaram marcas distintas ou outras pistas. Uma cicatriz, uma aliança no dedo, o jeito de se vestir.
Em várias áreas da ciência a proposta é, de certa forma, semelhante: não podendo voltar diretamente ao passado, temos de obter o máximo de informação sobre o que ocorreu através de pistas indiretas. Esse é o caso, por exemplo, da paleontologia, que tenta reconstruir as diferentes formas de vida que existiram na Terra através de fósseis, ou de partes da geologia, que tenta reconstruir a história da Terra, a sequência de suas várias transformações físico-químicas e estruturais, através do estudo da composição mineral de suas várias camadas. De fato, descobertas em paleontologia e em geologia muitas vezes andam de mãos dadas -e as crises, também.
Veja o exemplo da extinção dos dinossauros. Apenas na década passada ficou claro que os dinossauros foram extintos há 65 milhões de anos, devido a um impacto devastador de um asteróide de aproximadamente dez quilômetros de diâmetro sobre a Terra. Paleontólogos sabiam da extinção relativamente rápida dos sáurios gigantes, mas apenas quando geólogos descobriram a enorme cratera na península de Yucatán, no México, o debate foi finalizado. Se essa história é um exemplo da colaboração entre os dois grupos (nem sempre amistosa, deve-se dizer), uma nova crise mostra sua importância: a reconstrução das primeiras formas de vida na Terra.
A infância da Terra foi extremamente violenta. Durante o seu primeiro bilhão de anos, ela e os outros planetas do Sistema Solar foram furiosamente bombardeados por inúmeros asteróides e planetóides. A Lua, por exemplo, parece ter sido a sobra de uma colisão entre a jovem Terra e um planetóide do tamanho de Marte. Essa fase violenta terminou aproximadamente há 3,7 bilhões de anos. E não é coincidência que os primeiros sinais de vida também datem dessa época. Aparentemente, assim que as coisas se acalmaram por aqui, os primeiros seres que podemos chamar de vivos apareceram: conjuntos complexos de moléculas à base de carbono, capazes de se reproduzir. Na Austrália, foram descobertos restos de colônias de micróbios chamadas de estromatólitos -um dos primeiros testemunhos da vida na Terra, datados em 3,5 bilhões de anos. Em Isua, Groenlândia, restos com 3,7 bilhões de anos. E antes disso?
A situação fica muito complicada. Três bilhões e meio de anos é muito tempo, mesmo em geologia. Tempo suficiente para as rochas terem passado por inúmeras transformações, que, infelizmente, destroem e corrompem fósseis de seres que porventura tenham vivido nessa época ou antes.
Ao procurar sinais da vida que existia há bilhões de anos, geoquímicos têm de achar pistas muito discretas, traços infinitesimais de compostos de carbono gravados ainda nas rochas. O problema é que alguns desses traços podem ser criados por processos inorgânicos, ou seja, que não envolvem seres vivos ou seu metabolismo. Esse é, aparentemente, o caso de achados em rochas da Groenlândia, datados em 3,8 bilhões de anos, ou seja, ainda no meio do bombardeio primordial. Esses seriam, se provados corretos, os primeiros sinais de vida na Terra.
Qualquer que seja o veredicto final (as coisas não vão bem para os defensores da vida com mais de 3,8 bilhões de anos), o impressionante é a possibilidade de a vida ter existido em condições tão extremas. Esse é o aspecto mais importante do debate, seres vivos sobrevivendo em ambientes hostis. Nem é necessário voltar 3,8 bilhões de anos, 3,7 bilhões já está bastante bom, pois a Terra era então um verdadeiro inferno.
A consequência é óbvia: se formas de vida existiram aqui em condições tão extremas, devem ter necessariamente existido em outros planetas pela galáxia. Nesse caso, a curiosidade fica ainda mais aguçada: que formas de vida serão essas? A esperança é que elas sejam mais do que meros micróbios, quem sabe até inteligentes, se questionando, como nós, se existem outras formas de vida na galáxia.
Imagine observar uma pessoa idosa durante um tempo sem poder conversar com ela e tentar, a partir dessas observações, reconstruir detalhes de sua vida: onde cresceu, se teve doenças sérias ou filhos, se foi ou é casada etc. Por mais atento que você seja, certamente apenas partes da história serão óbvias, aquelas que deixaram marcas distintas ou outras pistas. Uma cicatriz, uma aliança no dedo, o jeito de se vestir.
Em várias áreas da ciência a proposta é, de certa forma, semelhante: não podendo voltar diretamente ao passado, temos de obter o máximo de informação sobre o que ocorreu através de pistas indiretas. Esse é o caso, por exemplo, da paleontologia, que tenta reconstruir as diferentes formas de vida que existiram na Terra através de fósseis, ou de partes da geologia, que tenta reconstruir a história da Terra, a sequência de suas várias transformações físico-químicas e estruturais, através do estudo da composição mineral de suas várias camadas. De fato, descobertas em paleontologia e em geologia muitas vezes andam de mãos dadas -e as crises, também.
Veja o exemplo da extinção dos dinossauros. Apenas na década passada ficou claro que os dinossauros foram extintos há 65 milhões de anos, devido a um impacto devastador de um asteróide de aproximadamente dez quilômetros de diâmetro sobre a Terra. Paleontólogos sabiam da extinção relativamente rápida dos sáurios gigantes, mas apenas quando geólogos descobriram a enorme cratera na península de Yucatán, no México, o debate foi finalizado. Se essa história é um exemplo da colaboração entre os dois grupos (nem sempre amistosa, deve-se dizer), uma nova crise mostra sua importância: a reconstrução das primeiras formas de vida na Terra.
A infância da Terra foi extremamente violenta. Durante o seu primeiro bilhão de anos, ela e os outros planetas do Sistema Solar foram furiosamente bombardeados por inúmeros asteróides e planetóides. A Lua, por exemplo, parece ter sido a sobra de uma colisão entre a jovem Terra e um planetóide do tamanho de Marte. Essa fase violenta terminou aproximadamente há 3,7 bilhões de anos. E não é coincidência que os primeiros sinais de vida também datem dessa época. Aparentemente, assim que as coisas se acalmaram por aqui, os primeiros seres que podemos chamar de vivos apareceram: conjuntos complexos de moléculas à base de carbono, capazes de se reproduzir. Na Austrália, foram descobertos restos de colônias de micróbios chamadas de estromatólitos -um dos primeiros testemunhos da vida na Terra, datados em 3,5 bilhões de anos. Em Isua, Groenlândia, restos com 3,7 bilhões de anos. E antes disso?
A situação fica muito complicada. Três bilhões e meio de anos é muito tempo, mesmo em geologia. Tempo suficiente para as rochas terem passado por inúmeras transformações, que, infelizmente, destroem e corrompem fósseis de seres que porventura tenham vivido nessa época ou antes.
Ao procurar sinais da vida que existia há bilhões de anos, geoquímicos têm de achar pistas muito discretas, traços infinitesimais de compostos de carbono gravados ainda nas rochas. O problema é que alguns desses traços podem ser criados por processos inorgânicos, ou seja, que não envolvem seres vivos ou seu metabolismo. Esse é, aparentemente, o caso de achados em rochas da Groenlândia, datados em 3,8 bilhões de anos, ou seja, ainda no meio do bombardeio primordial. Esses seriam, se provados corretos, os primeiros sinais de vida na Terra.
Qualquer que seja o veredicto final (as coisas não vão bem para os defensores da vida com mais de 3,8 bilhões de anos), o impressionante é a possibilidade de a vida ter existido em condições tão extremas. Esse é o aspecto mais importante do debate, seres vivos sobrevivendo em ambientes hostis. Nem é necessário voltar 3,8 bilhões de anos, 3,7 bilhões já está bastante bom, pois a Terra era então um verdadeiro inferno.
A consequência é óbvia: se formas de vida existiram aqui em condições tão extremas, devem ter necessariamente existido em outros planetas pela galáxia. Nesse caso, a curiosidade fica ainda mais aguçada: que formas de vida serão essas? A esperança é que elas sejam mais do que meros micróbios, quem sabe até inteligentes, se questionando, como nós, se existem outras formas de vida na galáxia.
domingo, 13 de abril de 2003
Três visionários cósmicos
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Para uma pessoa vivendo no século 21, o fato de o Sol ser o centro do Sistema Solar e de a Terra e os outros planetas girarem à sua volta é tão conhecido que é considerado óbvio. Porém, se perguntarmos como é que sabemos disso, as coisas começam a ficar menos óbvias. Afinal, o que vemos da superfície da Terra é o céu girando à nossa volta e não vice-versa: é o Sol que nasce no leste e se põe no oeste todos os dias; são as estrelas que parecem girar nos céus com o passar da noite, o mesmo ocorrendo com os planetas.
Para uma pessoa vivendo no século 21, o fato de o Sol ser o centro do Sistema Solar e de a Terra e os outros planetas girarem à sua volta é tão conhecido que é considerado óbvio. Porém, se perguntarmos como é que sabemos disso, as coisas começam a ficar menos óbvias. Afinal, o que vemos da superfície da Terra é o céu girando à nossa volta e não vice-versa: é o Sol que nasce no leste e se põe no oeste todos os dias; são as estrelas que parecem girar nos céus com o passar da noite, o mesmo ocorrendo com os planetas.
Mais ainda, como podemos afirmar que a Terra gira em torno de seu eixo, se não sentimos essa rotação? Por que ninguém fica tonto com ela?
Tenho certeza de que a maioria dos leitores sabe responder a essas perguntas. Na Grécia Antiga, as coisas eram muito diferentes. Em torno de 600 a.C., quando os primeiros filósofos ocidentais começaram a explicar o funcionamento da natureza com argumentos racionais e não ações divinas, não havia razão para acreditar que a Terra estivesse em movimento. Aliás, esse é um excelente exemplo de como as aparências enganam.
Cerca de 150 anos se passaram até que alguém propusesse que a Terra não era imóvel, mas que girava em torno do centro do cosmo, juntamente com os demais planetas, a Lua e as estrelas. O interessante dessa idéia, proposta por Filolau de Crotona em torno de 450 a.C., é que o centro do cosmo não seria ocupado pelo Sol, mas pelo "fogo central", uma espécie de fornalha cósmica onde se originavam todo o calor e toda a luz.
O Sol, que também girava em torno desse centro, simplesmente redistribuía a energia do fogo central pelo resto do cosmo. Filolau era seguidor das idéias do legendário Pitágoras, que havia fundado uma tradição místico-racional baseada na adoração dos números e de sua capacidade de descrever a beleza e harmonia do mundo natural.
Algumas fontes atribuem a Pitágoras a suposição de que a forma da Terra era esférica. Suas idéias, combinando geometria e aritmética na descrição da natureza, influenciaram alguns dos maiores pensadores e cientistas da história, de Platão a Kepler e mesmo Einstein.
Aparentemente, Filolau propôs o movimento da Terra para explicar a rotação diurna dos céus: em vez de todos os planetas, o Sol e as estrelas girarem em torno da Terra, ele propôs que a Terra giraria em torno do fogo central. Essa rotação teria o mesmo efeito que percebemos ao girarmos em um carrossel: o mundo gira em sentido contrário.
Claro, teria sido mais fácil supor que a Terra gira em torno de si própria, mas isso não correspondia à inspiração mística de Filolau, segundo a qual o centro do cosmo era a morada de Zeus, a fonte de toda a luz.
Cerca de cem anos depois de Filolau, outro pensador grego, Heráclides do Ponto, deu o pulo-do-gato: ele propôs que a rotação diurna dos céus resultaria da rotação da Terra em torno de si mesma. Heráclides propôs ainda que os planetas Mercúrio e Vênus girariam em torno do Sol, e não da Terra. Ou seja, ele propôs um cosmo híbrido, com o Sol e os outros planetas (na época Marte, Júpiter e Saturno) girando em torno da Terra, mas não Mercúrio e Vênus.
Contemporâneo de Aristóteles, Heráclides não foi levado a sério. Segundo Aristóteles, a Terra deveria ser o centro imóvel do cosmo. Afinal, diria ele, como podemos provar que a Terra gira se, quando atiramos uma pedra para cima ela retorna às nossas mãos? Se a Terra girasse, seríamos carregados pela sua rotação, e a pedra cairia atrás de nós. Não se conhecia então o conceito de inércia, que diz que algo que está em movimento tende a permanecer em movimento. A pedra, quando atirada para cima, tem também um movimento horizontal causado pela rotação da Terra, tal como nós.
O último dos visionários que menciono hoje é Aristarco de Samos, o homem que, em torno de 300 a.C., pôs o Sol no centro do cosmo, com a Terra e os outros planetas girando à sua volta. Usando geometria, Aristarco provou que a Lua era bem menor do que a Terra, e a Terra bem menor do que o Sol. Portanto, concluiu, seria muito mais natural supor que o Sol estivesse no centro. Mais uma vez, predominaram as idéias aristotélicas e Aristarco foi esquecido. Pelo menos até o século 16, quando o polonês Nicolau Copérnico, ciente das idéias de Aristarco, pôs, de volta, o Sol no centro.
domingo, 6 de abril de 2003
Raios e trovões!
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Vivemos em um mundo elétrico. Em condições normais, durante um dia calmo num local plano e descampado, o aumento na eletricidade da atmosfera é inicialmente de cem volts por metro. Ou seja, do seu nariz até o chão existe uma diferença aproximada de 200 volts, quase duas vezes maior do que a eletricidade na tomada. Imagino o leitor perguntando: "Mas, nesse caso, por que não levamos grandes choques o tempo todo?". A razão é que o corpo é um bom condutor de eletricidade. Quando em contato com o chão, temos a sua mesma voltagem, que definimos como sendo zero. Já com a atmosfera, a situação é bem diferente.
Com o aumento de altitude, a variação na voltagem diminui. Isso porque a voltagem depende da densidade do ar, que também diminui com a altitude. Mas os números são impressionantes. A diferença de potencial entre o topo da atmosfera, a 50 quilômetros de altitude, e o chão é de 400 mil volts.
De onde vem essa eletricidade toda? E o que a mantém? Antes de mais nada, é importante frisar que ninguém vai ser eletrocutado pela atmosfera. A menos, claro, que a pessoa seja atingida por um raio. O ar, felizmente, não é um bom condutor de eletricidade. Mas alguma flui, passando cargas elétricas do céu para o chão.
Essa condutividade é causada por íons, por exemplo, uma molécula de oxigênio que ganhou ou perdeu um elétron, tornando-se eletricamente carregada. É bom lembrar que correntes elétricas são causadas pelo fluxo de cargas elétricas de um ponto a outro. Essas cargas são atraídas por cargas opostas. No caso da Terra, cargas positivas são atraídas para o chão. A questão então é de onde vêm esses íons e por que eles não acabam ao serem neutralizados na superfície.
Os íons caem dos céus. Em 1912, o físico austríaco Victor Hess usou um balão para testar a ionização da atmosfera. Para sua surpresa, descobriu que ela aumenta com a altitude. Uma nova área de pesquisa surgiu com a descoberta de Hess, os raios cósmicos. No Brasil, por exemplo, um dos expoentes dessa pesquisa no século 20 foi Cesar Lattes.
Raios cósmicos são originados provavelmente no centro ativo de galáxias distantes e outros objetos astrofísicos capazes de gerar verdadeiros jatos de partículas, acelerando-as pelo espaço interestelar. Ao chocarem-se com moléculas na atmosfera da Terra, essas partículas podem arrancar alguns de seus elétrons. Como a chuva cósmica é constante, a reserva de íons e, portanto, a fraca corrente atmosférica são sempre renovadas.
Existem outros tipos de íon. Quando uma onda arrebenta na areia, pequenas gotículas d'água salgada são atiradas para o alto. Quando a água evapora, cristais microscópicos de sal (NaCl) permanecem no ar, flutuando e coletando íons que porventura passem perto deles. Mas esses cristais são maiores e mais lentos do que os íons criados por raios cósmicos. A condutividade do ar é bastante variável, pois ela depende da quantidade local de íons mais rápidos e mais lentos.
Em grandes altitudes, a condutividade do ar aumenta indiscriminadamente. A corrente total atingindo a superfície é de aproximadamente 1.800 ampères. Com um potencial de 400 mil volts, isso gera 700 milhões de watts de potência. O que mantém esse enorme dínamo?
A 50 quilômetros de altitude, o ar é um excelente condutor. É como se a Terra fosse envolvida por uma esfera metálica, capaz de conduzir correntes horizontalmente. Mas, se cargas positivas caem sobre a superfície da Terra constantemente, o que a alimenta com as cargas negativas necessárias para neutralizá-las?
Existe aqui um equilíbrio de extrema elegância. As cargas negativas são supridas por raios durante tempestades. Em torno de 90% dos raios trazem cargas negativas para a superfície da Terra. Estima-se que cem raios caiam por segundo sobre a superfície da Terra, com um pico de atividade às 19h de Londres. (A floresta amazônica tem um papel fundamental nesse mecanismo regulador.)
Os detalhes de como raios são gerados ficam para outro dia. Mas, na próxima vez em que o leitor praguejar quando a tempestade elétrica começar, lembre-se de seu papel regulador da eletricidade em nosso planeta, constantemente bombardeado por cargas vindas do espaço.
Vivemos em um mundo elétrico. Em condições normais, durante um dia calmo num local plano e descampado, o aumento na eletricidade da atmosfera é inicialmente de cem volts por metro. Ou seja, do seu nariz até o chão existe uma diferença aproximada de 200 volts, quase duas vezes maior do que a eletricidade na tomada. Imagino o leitor perguntando: "Mas, nesse caso, por que não levamos grandes choques o tempo todo?". A razão é que o corpo é um bom condutor de eletricidade. Quando em contato com o chão, temos a sua mesma voltagem, que definimos como sendo zero. Já com a atmosfera, a situação é bem diferente.
Com o aumento de altitude, a variação na voltagem diminui. Isso porque a voltagem depende da densidade do ar, que também diminui com a altitude. Mas os números são impressionantes. A diferença de potencial entre o topo da atmosfera, a 50 quilômetros de altitude, e o chão é de 400 mil volts.
De onde vem essa eletricidade toda? E o que a mantém? Antes de mais nada, é importante frisar que ninguém vai ser eletrocutado pela atmosfera. A menos, claro, que a pessoa seja atingida por um raio. O ar, felizmente, não é um bom condutor de eletricidade. Mas alguma flui, passando cargas elétricas do céu para o chão.
Essa condutividade é causada por íons, por exemplo, uma molécula de oxigênio que ganhou ou perdeu um elétron, tornando-se eletricamente carregada. É bom lembrar que correntes elétricas são causadas pelo fluxo de cargas elétricas de um ponto a outro. Essas cargas são atraídas por cargas opostas. No caso da Terra, cargas positivas são atraídas para o chão. A questão então é de onde vêm esses íons e por que eles não acabam ao serem neutralizados na superfície.
Os íons caem dos céus. Em 1912, o físico austríaco Victor Hess usou um balão para testar a ionização da atmosfera. Para sua surpresa, descobriu que ela aumenta com a altitude. Uma nova área de pesquisa surgiu com a descoberta de Hess, os raios cósmicos. No Brasil, por exemplo, um dos expoentes dessa pesquisa no século 20 foi Cesar Lattes.
Raios cósmicos são originados provavelmente no centro ativo de galáxias distantes e outros objetos astrofísicos capazes de gerar verdadeiros jatos de partículas, acelerando-as pelo espaço interestelar. Ao chocarem-se com moléculas na atmosfera da Terra, essas partículas podem arrancar alguns de seus elétrons. Como a chuva cósmica é constante, a reserva de íons e, portanto, a fraca corrente atmosférica são sempre renovadas.
Existem outros tipos de íon. Quando uma onda arrebenta na areia, pequenas gotículas d'água salgada são atiradas para o alto. Quando a água evapora, cristais microscópicos de sal (NaCl) permanecem no ar, flutuando e coletando íons que porventura passem perto deles. Mas esses cristais são maiores e mais lentos do que os íons criados por raios cósmicos. A condutividade do ar é bastante variável, pois ela depende da quantidade local de íons mais rápidos e mais lentos.
Em grandes altitudes, a condutividade do ar aumenta indiscriminadamente. A corrente total atingindo a superfície é de aproximadamente 1.800 ampères. Com um potencial de 400 mil volts, isso gera 700 milhões de watts de potência. O que mantém esse enorme dínamo?
A 50 quilômetros de altitude, o ar é um excelente condutor. É como se a Terra fosse envolvida por uma esfera metálica, capaz de conduzir correntes horizontalmente. Mas, se cargas positivas caem sobre a superfície da Terra constantemente, o que a alimenta com as cargas negativas necessárias para neutralizá-las?
Existe aqui um equilíbrio de extrema elegância. As cargas negativas são supridas por raios durante tempestades. Em torno de 90% dos raios trazem cargas negativas para a superfície da Terra. Estima-se que cem raios caiam por segundo sobre a superfície da Terra, com um pico de atividade às 19h de Londres. (A floresta amazônica tem um papel fundamental nesse mecanismo regulador.)
Os detalhes de como raios são gerados ficam para outro dia. Mas, na próxima vez em que o leitor praguejar quando a tempestade elétrica começar, lembre-se de seu papel regulador da eletricidade em nosso planeta, constantemente bombardeado por cargas vindas do espaço.
domingo, 30 de março de 2003
Censurando a pesquisa
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Existe, hoje, um cabo de guerra entre a ciência de ponta, em particular a pesquisa em genética, e órgãos legislativos e pessoas capazes de influenciar a opinião pública. De um lado, a pesquisa caminha rapidamente, com os cientistas tentando aperfeiçoar técnicas de clonagem que, em princípio, serão usadas no combate a várias doenças. De outro, questões éticas vão surgindo e influenciando um movimento contra essas pesquisas.
A meu ver, a confusão é tamanha que fica difícil distinguir entre ficção e fato, ou entre resultados concretos e medos mitopoéticos, como o da transformação do homem em monstro, ou mesmo em seu próprio destruidor. Mesmo com o passo acelerado das pesquisas, a imaginação está muito além da realidade. Ou do que pode ou não vir a ser possível.
No entanto, falar do que é ou não possível em ciência é arriscado. A história nos mostra o quanto nossos sonhos mais ousados acabaram por se tornar realidade: Leonardo da Vinci projetou máquinas voadoras, pára-quedas e submarinos, séculos antes de eles serem inventados. (Aliás, em uma visita recente ao Museu de Ciência e Indústria em Chicago, assisti a um documentário sobre a construção do pára-quedas de Da Vinci. Os engenheiros usaram os planos originais, que funcionaram magistralmente.)
Os exemplos são muitos. Talvez seja justamente por isso que existam tantos profetas do apocalipse genético. O cientista político Francis Fukuyama proclamou recentemente que o advento da engenharia genética e de medicamentos como Prozac anunciam o início de uma era "pós-humana da história": não só corpos, mas mentes também poderão ser moldadas pela nova medicina. Adiciono a explosão do uso da droga Ritalin, dada para milhões de crianças que supostamente sofrem de distúrbio de déficit de atenção, ou seja, que têm dificuldades de concentração e tendências rebeldes. A droga ajuda a controlar os sintomas, efetivamente domesticando as jovens feras. Bill Joy, co-fundador da companhia de computadores americana Sun, concorda com Fukuyama, chamando a atenção para o desenvolvimento da nanotecnologia, a possibilidade de construir máquinas de dimensões moleculares capazes de serem implantadas no corpo humano. Segundo ele, "será esse o caminho de destruição da humanidade".
Essa é a opinião dos que a revista "Scientific American" recentemente chamou, muito apropriadamente, de "tecnocínicos". Eles recomendam, em maior ou menor medida, o controle ou veto completo de pesquisas em engenharia genética e mesmo, no caso de Joy, de toda a pesquisa em robótica e nanotecnologia. Joy, e milhões de outros, temem que a união da genética com a física finalmente dê ao homem o poder de criar criaturas híbridas, meio gente meio máquina, capazes de feitos incríveis e, possivelmente, terríveis. No clássico da literatura gótica Frankenstein, da inglesa Mary Shelley, um médico cria um ser vivo a partir de pedaços de vários cadáveres. Mas o resultado é monstruoso, e quando o monstro exige do médico a criação de uma companheira, o médico recusa. Ele prefere destruir a sua criatura e ser morto por ela do que criar toda uma raça de monstros. Ecos dessa história ressoam até hoje no imaginário humano.
Mas a realidade talvez não seja assim tão lúgubre. O objetivo principal das pesquisas em clonagem não é a criação de criaturas tenebrosas, mas a cura de inúmeros males que afligem milhões de seres humanos. A maioria absoluta dos pesquisadores em engenharia genética não tem interesse em clonar seres humanos. Talvez a técnica seja do interesse de casais que não possam ter filhos e não queiram adotar, mas ela não tem fins curativos. O mesmo não é verdade com as células-tronco e seus possíveis usos. Banir ambas indiscriminadamente é fechar os olhos ao sofrimento de milhões.
Mais ainda, acredito que proibir a pesquisa científica simplesmente não dá certo; mais cedo ou mais tarde alguém irá redescobrir o que houver sido banido, seja em outro país, seja clandestinamente. A Inglaterra, por exemplo, tem uma política muito liberal com relação à clonagem. É inútil proibir a pesquisa unilateralmente. Quem perde é o país que a proíbe. Juntamente com os cidadãos que precisam de seus benefícios.
Existe, hoje, um cabo de guerra entre a ciência de ponta, em particular a pesquisa em genética, e órgãos legislativos e pessoas capazes de influenciar a opinião pública. De um lado, a pesquisa caminha rapidamente, com os cientistas tentando aperfeiçoar técnicas de clonagem que, em princípio, serão usadas no combate a várias doenças. De outro, questões éticas vão surgindo e influenciando um movimento contra essas pesquisas.
A meu ver, a confusão é tamanha que fica difícil distinguir entre ficção e fato, ou entre resultados concretos e medos mitopoéticos, como o da transformação do homem em monstro, ou mesmo em seu próprio destruidor. Mesmo com o passo acelerado das pesquisas, a imaginação está muito além da realidade. Ou do que pode ou não vir a ser possível.
No entanto, falar do que é ou não possível em ciência é arriscado. A história nos mostra o quanto nossos sonhos mais ousados acabaram por se tornar realidade: Leonardo da Vinci projetou máquinas voadoras, pára-quedas e submarinos, séculos antes de eles serem inventados. (Aliás, em uma visita recente ao Museu de Ciência e Indústria em Chicago, assisti a um documentário sobre a construção do pára-quedas de Da Vinci. Os engenheiros usaram os planos originais, que funcionaram magistralmente.)
Os exemplos são muitos. Talvez seja justamente por isso que existam tantos profetas do apocalipse genético. O cientista político Francis Fukuyama proclamou recentemente que o advento da engenharia genética e de medicamentos como Prozac anunciam o início de uma era "pós-humana da história": não só corpos, mas mentes também poderão ser moldadas pela nova medicina. Adiciono a explosão do uso da droga Ritalin, dada para milhões de crianças que supostamente sofrem de distúrbio de déficit de atenção, ou seja, que têm dificuldades de concentração e tendências rebeldes. A droga ajuda a controlar os sintomas, efetivamente domesticando as jovens feras. Bill Joy, co-fundador da companhia de computadores americana Sun, concorda com Fukuyama, chamando a atenção para o desenvolvimento da nanotecnologia, a possibilidade de construir máquinas de dimensões moleculares capazes de serem implantadas no corpo humano. Segundo ele, "será esse o caminho de destruição da humanidade".
Essa é a opinião dos que a revista "Scientific American" recentemente chamou, muito apropriadamente, de "tecnocínicos". Eles recomendam, em maior ou menor medida, o controle ou veto completo de pesquisas em engenharia genética e mesmo, no caso de Joy, de toda a pesquisa em robótica e nanotecnologia. Joy, e milhões de outros, temem que a união da genética com a física finalmente dê ao homem o poder de criar criaturas híbridas, meio gente meio máquina, capazes de feitos incríveis e, possivelmente, terríveis. No clássico da literatura gótica Frankenstein, da inglesa Mary Shelley, um médico cria um ser vivo a partir de pedaços de vários cadáveres. Mas o resultado é monstruoso, e quando o monstro exige do médico a criação de uma companheira, o médico recusa. Ele prefere destruir a sua criatura e ser morto por ela do que criar toda uma raça de monstros. Ecos dessa história ressoam até hoje no imaginário humano.
Mas a realidade talvez não seja assim tão lúgubre. O objetivo principal das pesquisas em clonagem não é a criação de criaturas tenebrosas, mas a cura de inúmeros males que afligem milhões de seres humanos. A maioria absoluta dos pesquisadores em engenharia genética não tem interesse em clonar seres humanos. Talvez a técnica seja do interesse de casais que não possam ter filhos e não queiram adotar, mas ela não tem fins curativos. O mesmo não é verdade com as células-tronco e seus possíveis usos. Banir ambas indiscriminadamente é fechar os olhos ao sofrimento de milhões.
Mais ainda, acredito que proibir a pesquisa científica simplesmente não dá certo; mais cedo ou mais tarde alguém irá redescobrir o que houver sido banido, seja em outro país, seja clandestinamente. A Inglaterra, por exemplo, tem uma política muito liberal com relação à clonagem. É inútil proibir a pesquisa unilateralmente. Quem perde é o país que a proíbe. Juntamente com os cidadãos que precisam de seus benefícios.
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