A misteriosa (e trágica) ilha de Páscoa

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Poucos lugares despertam tanto fascínio quanto a ilha de Páscoa, com suas gigantescas e sombrias estátuas. Localizada a 3.500 quilômetros da costa do Chile, a ilha é local da mais completa desolação. Nenhuma árvore com mais de três metros pode ser vista em toda a sua superfície. Não existem animais nativos ou pássaros. Somente as enormes cabeças esculpidas em rocha vulcânica, centenas delas, a maioria com ao menos cinco metros de altura, algumas chegando a 20, todas pesando dezenas de toneladas.

O mistério da Ilha da Páscoa já existia quando o primeiro explorador europeu, o holandês Jacob Roggeveen, desembarcou lá em 5 de abril de 1722, durante a Páscoa. Como, perguntou-se Roggeveen após encontrar a pedreira de onde saíram as estátuas, elas foram transportadas e erigidas, se não existe material na ilha para fazê-lo?

Durante quase três séculos, centenas de livros e artigos foram escritos tecendo teorias fantásticas sobre a origem e a função das misteriosas estátuas. Teriam elas sido produzidas por seres extraterrestres usando ferramentas ultramodernas antes de voltarem ao seu planeta, como sugeriu o escritor suíço Erich von Däniken? Ou talvez elas tenham sido feitas por incas ou egípcios que, de algum modo, chegaram até lá no passado, sugeriu o explorador norueguês Thor Heyerdahl, que atravessou oceanos em embarcações primitivas para ilustrar a sua hipótese.
Décadas de investigações por antropólogos e arqueólogos essencialmente resolveram o mistério das gigantescas estátuas. Dois livros publicados recentemente nos EUA, "Os Enigmas da Ilha da Páscoa", de John Flenley e Paul Bahn, e "Entre os Gigantes de Pedra", de Jo Anne Van Tilburg, contam uma história talvez não tão fascinante como a dos incas ou alienígenas, mas muito mais importante para a nossa sobrevivência.

Entre 1914 e 1915, a arqueóloga Katherine Routledge visitou a ilha, obtendo relatos dos descendentes das tribos polinésias que chegaram lá em torno do ano 900 d.C. Várias ferramentas usadas para esculpir as estátuas foram encontradas na região de Rano Raraku, uma cratera. A ilha chegou a ter uma população de 15 mil pessoas, em 11 tribos. Os chefes competiam entre si, erigindo as estátuas como símbolo de seu poder. Quanto maior, melhor. Na Idade Média, cidades faziam o mesmo com suas catedrais.

E como as estátuas foram transportadas e erigidas? Como nenhum europeu viu isso acontecer, o que se pode fazer é construir uma explicação consistente com os achados científicos. Pedras gigantescas foram transportadas por várias outras civilizações, em geral apoiadas sobre grades feitas de madeira e puxadas por cordas, como um trenó. Mas como, se não existem árvores na ilha?

Não existem agora, mas certamente existiram no passado. Flenley, usando técnicas que permitem identificar o pólen e restos carbonizados de plantas extintas, provou que, antes da chegada dos humanos, a ilha continha uma floresta subtropical rica em árvores enormes, incluindo uma palmeira gigante encontrada no Chile, que chega a ter 30 metros de altura. Todas elas foram sistematicamente derrubadas para serem usadas nas grades de transporte e em grandes canoas para a pesca de atum, golfinho e outros animais transoceânicos.

Estudos de ossos encontrados pela ilha mostram que, no passado, existiam 6 espécies de aves nativas e 25 de aves marinhas. Todos essas aves desapareceram. Foi possível também reconstruir como a alimentação dos nativos variou durante os séculos. Ossos de atum e golfinho, abundantes durante os primeiros séculos, desapareceram em torno de 1600: com todas as árvores derrubadas, não era mais possível construir canoas transoceânicas. Os nativos passaram a devorar sistematicamente os animais da ilha. Quando acabaram, ou quase (sobraram principalmente ratos), eles passaram a devorar a si próprios: em torno de 1700, a ilha entrou em uma era de canibalismo.

O homem é um predador ineficiente, imediatista, que tende a não calcular o quanto pode consumir antes de se autodestruir. O atum, o salmão e o bacalhau estão ameaçados. Florestas inteiras são derrubadas diariamente. A poluição continua crescendo. Talvez todos devêssemos fazer uma visita, real ou imaginária, à ilha da Páscoa, e aprender com sua trágica história, antes que só restem nossas estátuas e monumentos.

Um Universo banhado em energia escura

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Sei que dizer que energia é clara ou escura, ou que tem tonalidade, não faz muito sentido. Energia, em geral, está associada a objetos em movimento, como carros ou bolas de futebol, ou à capacidade que certos sistemas têm de causar movimento, como uma mola contraída (se soltar, ela se distende) ou uma bola solta de uma certa altura (que irá cair).

Esses dois tipos de energia, cinética (de movimento) ou potencial, são apenas parte da história. Segundo a teoria da relatividade, matéria é apenas uma forma de energia, e é possível, sob certas condições, converter uma na outra. Essa propriedade tem importantes conseqüências para a história do Universo, desde sua origem até seu futuro.
Quando Einstein propôs a sua teoria da relatividade geral em 1916, sabia que ela teria conseqüências para a nossa compreensão do Universo. Segundo a teoria, a matéria pode alterar a geometria do espaço: quanto mais massa (ou melhor, densidade) tem um objeto, mais curvo é o espaço à sua volta. Portanto, se soubéssemos a quantidade total de matéria no Universo, poderíamos determinar sua geometria.

Aqui entra a relação entre matéria e energia: se matéria exerce uma atração gravitacional sobre matéria, a energia também o faz. Ou seja, formas de energia podem encurvar o espaço. Se o Universo está repleto de tipos diferentes de matéria e energia, todos contribuem para a sua estrutura. E, se o Universo está em um cabo-de-guerra entre expansão e contração, a quantidade de matéria e os vários tipos de energia irão determinar, no final, o seu destino: expansão eterna ou contração apocalíptica.

Observações feitas em 1998 pegaram os astrofísicos de surpresa: elas sugeriam que o Universo, hoje, está em expansão mais acelerada do que no passado. Como mostrar algo tão estranho?
Astrônomos estão sempre em busca de objetos extremamente brilhantes. Quanto mais brilhante o objeto, mais fácil enxergá-lo. Especialmente se ele está a milhões ou bilhões de anos-luz daqui. Um de seus favoritos são as supernovas do tipo Ia, estrelas que detonam em explosões de potência inimaginável na Terra.

Segundo as teorias mais aceitas, essas estrelas têm, todas, propriedades muito semelhantes. Portanto, se uma próxima é observada, pode-se inferir a distância de outras medindo apenas a diferença em seu brilho. Essas estrelas funcionam literalmente como marcos de distância pelo Universo afora.

O que se descobriu em 1998 foi que as supernovas mais próximas têm maiores velocidades de recessão do que as mais distantes. Ou seja, elas estão se afastando da Terra mais rapidamente.
Uma imagem útil é a de vários trens saindo da estação em momentos diferentes. Em princípio, deveriam ter todos a mesma velocidade. Mas os que saíram mais recentemente, por algum motivo, estão viajando mais rápido do que os já mais distantes. A questão é: por quê?
Gravidade é uma força atrativa. Se o Universo está em expansão acelerada, é porque algo está causando uma espécie de "antigravidade", uma repulsão cósmica. Einstein mesmo havia proposto um termo em suas equações, que ele chamou de "pressão negativa", capaz de causar uma expansão acelerada. Mais tarde, o termo ficou conhecido como constante cosmológica, uma possibilidade matemática sem explicação física.

Outra proposta recente é que a aceleração seja causada por um campo hipotético, chamado de quintessência -feito o éter dos gregos. A diferença entre os dois vem do fato de que uma constante, como já diz o nome, não muda, sendo a mesma em todo o cosmos. Já um campo pode variar localmente -feito a temperatura em um quarto, maior perto de uma lâmpada do que embaixo da cama. Ambos carregam consigo energia que, como não pode ser vista, foi chamada de energia escura. Portanto, constante cosmológica ou quintessência, o Universo está banhado em energia escura.

Até agora, 16 supernovas foram observadas, favorecendo a constante cosmológica. Falta saber o que é essa constante. Ciência saudável é assim: especulações teóricas, por mais belas que sejam, sempre cedem às observações. Afinal, o objetivo é descrever a natureza da melhor forma possível, e não satisfazer às nossas fantasias.

As dimensões do espaço e a unificação das forças

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Em 1919, o matemático alemão Theodor Kaluza teve uma grande inspiração. Segundo conta seu filho, Kaluza, após horas fazendo cálculos em seu escritório, deu um tapa na mesa, assobiou bem alto e saiu correndo para mergulhar no lago em frente à sua casa. O filho também conta que Kaluza era um teórico não só em ciência, mas na vida também: para aprender a nadar, leu um livro. E parece que deu certo, já que não se afogou no lago durante a sua celebração.

Três anos antes, em 1916, Einstein apresentara a sua nova teoria da gravidade, segundo a qual a atração gravitacional entre dois corpos maciços pode ser interpretada como devida à curvatura do espaço em torno deles. Para corpos com massas pequenas comparadas ao Sol, a antiga teoria de Newton, em que gravidade é uma força caindo com o inverso do quadrado da distância, valia: a curvatura existe, mas é pequena. A teoria de Einstein reformulou o pensamento físico da época. A força gravitacional passou a ser interpretada geometricamente, e a geometria do espaço em torno de um corpo poderia ser determinada conhecendo-se sua massa e distribuição no espaço, seja ele uma esfera (estrelas) ou forma menos simétrica.

A grande inspiração de Kaluza foi tentar incorporar a única outra força conhecida na época, a força eletromagnética, dentro de uma formulação geométrica. Para tal, ele sugeriu algo completamente novo: porque não aumentar o número de dimensões do espaço de três para quatro? Ele mostrou que, em um espaço com quatro dimensões, é possível representar geometricamente tanto a gravidade quanto o eletromagnetismo: o que, nesse universo de cinco dimensões (quatro para o espaço e uma para o tempo), seria percebido como uma única força, em nossa realidade física tridimensional seria percebido como duas. Ou seja, Kaluza propôs uma unificação geométrica da gravidade e do eletromagnetismo em cinco dimensões.

O que levanta uma questão interessante: a nossa percepção física da realidade pode nos dar a impressão de que a natureza é deselegante, assimétrica, quando na verdade não é. Se pudéssemos inventar um "óculos multidimensional", capaz de enxergar a realidade em cinco dimensões, veríamos um mundo muito mais simples e unificado. Infelizmente, esses óculos não existem. Mas existe a matemática, que nos permite "ver" em qualquer número de dimensões.
Einstein não gostou da idéia de Kaluza. Após resistir a ela por um bom tempo, acabou aceitando-a, provavelmente como uma curiosidade matemática. Ele preferiu buscar a unificação das duas forças nas três dimensões normais e passou décadas tentando, sem obter um resultado satisfatório. E, mesmo que o tivesse obtido, a teoria seria incompleta: já nos anos 40, sabia-se que duas outras forças existiam no interior do núcleo atômico. Portanto, uma teoria realmente unificada deveria incorporar todas as quatro forças fundamentais da natureza. A questão era como fazê-lo.

Nos anos 80, surgiu a fascinante teoria das supercordas. Até então, acreditava-se que as entidades fundamentais da matéria eram partículas indivisíveis. Exemplos familiares incluem o elétron e os quarks, as partículas que compõem os prótons e nêutrons.

Os defensores das supercordas propõem uma revisão disso: as entidades fundamentais da matéria são pequenos objetos vibrantes. Tal qual uma corda de violão, que pode vibrar de vários modos produzindo notas diferentes, as supercordas também podem vibrar de modos diferentes, produzindo as várias partículas elementares.

E também as partículas que transmitem as forças entre as partículas elementares, como o fóton, responsável pela força eletromagnética entre duas partículas carregadas. Ou seja, as supercordas seriam a teoria de tudo, já que explicariam não só as partículas de matéria, mas também suas interações, a partir das quatro forças fundamentais.

O detalhe é que essas teorias existem em um espaço multidimensional. Os números variam entre 10 (9 espaciais) e 11. A inspiração de Kaluza permanece muito viva. O desafio é mostrar que as teorias não são apenas uma elegante curiosidade matemática, mas que correspondem à realidade física. O debate, acirrado, continua em aberto.

Em busca da ilha misteriosa

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Exploradores do passado sonhavam com ilhas perdidas, cheias de segredos e promessas de grandes riquezas e tesouros. Ou cheias de criaturas terríveis, desde dinossauros e outros animais extintos até monstros criados por cientistas que experimentavam com a genética humana e animal.

Mas as ilhas misteriosas dos físicos e químicos nucleares, mesmo se igualmente fascinantes, são bem menos conhecidas. Ainda que elas tenham a grande vantagem de ser reais. Se, no caso dos exploradores, as ilhas estão em alguma parte do globo terrestre (e, hoje em dia, do espaço sideral), no caso dos físicos e químicos nucleares, as ilhas estão entre os elementos químicos, os tijolos que compõem a matéria da qual nós e tudo o que existe no Universo somos feitos.
Vale lembrar que os elementos químicos que ocorrem naturalmente são diferenciados principalmente pelo número de prótons que têm em seus núcleos: do hidrogênio, o elemento mais abundante no Universo, com um próton, ao urânio, com 92. Elementos químicos mais pesados, ou seja, com mais prótons no núcleo, são artificialmente produzidos em laboratório em colisões a altíssimas energias entre átomos mais leves, ou em explosões nucleares.

O problema é que esses átomos mais pesados são altamente instáveis, desintegrando-se em outros mais leves e bem conhecidos em segundos ou frações de segundo. Essa instabilidade vem principalmente da repulsão elétrica entre os prótons, todos positivamente carregados. Aliás, núcleos com mais de um próton só existem porque outra força atrativa, a força nuclear forte, os mantêm coesos. Essa força é aproximadamente cem vezes mais forte do que a repulsão elétrica entre os prótons. Portanto, quando um número grande de prótons (mais de 92, número presente no urânio) se concentra no núcleo, a força forte não dá conta e ele se torna instável.
Mas será que existem núcleos que, apesar de superpesados, são também estáveis? Desde os anos 60, uma teoria da estrutura nuclear prevê que sim: núcleos são feitos por camadas como uma cebola, onde um certo número máximo de prótons e nêutrons pode ser distribuído em cada camada, como torcedores nos degraus de uma arquibancada.

Núcleos com camadas completas são altamente estáveis. Por exemplo, o núcleo natural mais pesado e estável é o chumbo, com 82 prótons e 126 nêutrons. Esses números de prótons e nêutrons que preenchem exatamente as camadas são chamados de "números mágicos". A grande ilha misteriosa dos cientistas nucleares é uma região de estabilidade prevista para núcleos com 184 nêutrons e 114, 120 ou 126 prótons, não se sabe ao certo. Caso elementos superpesados estáveis sejam encontrados, as possibilidades são fantásticas. Novos materiais, com propriedades químicas talvez totalmente novas e inesperadas, as criaturas da ilha dos cientistas nucleares.

Portanto, a descoberta recente de dois novos elementos químicos superpesados está sendo celebrada com muita fanfarra. Talvez eles sejam os primeiros recifes em torno da ilha prometida. À primeira vista, o alvoroço parece meio exagerado. Afinal, quem dá bola para dois elementos químicos superpesados, um com 113 prótons em seu núcleo e outro com 115, quando se sabe que eles são altamente instáveis, existindo por pouquíssimo tempo antes de se desintegrar em núcleos de átomos mais estáveis e já conhecidos? Mais precisamente, o de 115 prótons, batizado temporariamente de Ununpentio (ou Uup), decai em uma fração de segundo e o de 113, chamado Ununtrio (ou Uut), após 1,2 segundo.

A empolgação vem de dois fatos: primeiro, porque o último elemento químico produzido artificialmente foi descoberto em 1994, com 110 prótons, um hiato de 10 anos na busca pela ilha. Segundo, porque os novos elementos estão bem perto da prevista região de estabilidade.
Os dados, que ainda precisam ser confirmados por outros laboratórios, mas são muito promissores, mostram uma maior estabilidade do elemento Uut, comparado com o Uup. Será que o elemento com 114 prótons, bem entre eles, faz parte da ilha de estabilidade? Ou será que a ilha fica ainda mais longe? De qualquer forma, parafraseando Fernando Pessoa, sonhar é preciso, mas navegar também é preciso. Principalmente se por mares nunca dantes navegados.

O Carnaval da ciência

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Domingo de Carnaval, e no Brasil, pelo menos, milhões de pessoas estão nas ruas pulando com seus blocos ou torcendo pelas suas escolas.
Este ano marca a entrada de um novo tema nas passarelas: a ciência. A escola de samba Unidos da Tijuca, do Rio de Janeiro, desfilará esta noite com o enredo "O Sonho da Criação e a Criação do Sonho: A Arte da Ciência no Tempo do Impossível", provando definitivamente que ciência também dá samba.

O enredo, desenvolvido com o apoio da Casa da Ciência/Centro Cultural de Ciência e Tecnologia da Universidade Federal do Rio de Janeiro, explora a função do sonho e da imaginação na criatividade científica, usando como ilustração grandes avanços e descobertas na química, biologia e física. Tem até máquina do tempo.

Genial, essa iniciativa. Combinar a maior festa brasileira com ciência é ajudar a desmitificá-la junto a um público que, na maioria, tem pouco interesse por essas coisas. E o uso do sonho, do papel da imaginação na criatividade científica, como gancho é perfeito, pois ajuda a humanizar a ciência, a mostrar que ela também é fruto dos mesmos anseios e dúvidas que afligem a todo ser humano.

Afinal, a ciência lida com o desconhecido, com questões que vão desde o mundano e prático ao sublime e grandioso. Trazer essa busca pelo conhecimento para a passarela é um experimento que desbrava fronteiras culturais e que mostra grande coragem e inspiração do carnavalesco Paulo Barros e sua equipe.

Ninguém sabe ao certo o que é criatividade, ou por que alguns indivíduos são mais criativos do que outros. É comum dizer que criativo é aquele que consegue ver conexões e estabelecer pontes entre assuntos que, para a maioria, são completamente independentes.
Uma vez estabelecidas, porém, conexões antes ocultas se tornam óbvias, quase inevitáveis. A ciência é uma grande narrativa, uma linguagem que inventamos para traduzir o mundo natural em símbolos e conceitos que possamos compreender. Ela humaniza a natureza.

E a arte humaniza o homem. A junção das duas ocorre justamente na pergunta, na vontade de criar significado, de compreender os dois mundos onde coexistimos, o mundo exterior e o mundo interior (que, na verdade, são o mesmo). As mensagens se complementam e não podem ser separadas por completo.

Se Einstein falava de espaços curvos no início do século 20, e Bohr e outros, da descontinuidade inerente ao mundo atômico, Picasso e Braque falavam da decomposição da forma na pintura e na escultura, da reestruturação do espaço em sua representação gráfica. A ciência revelando uma nova compreensão do espaço e do tempo, e a arte, uma nova forma de expressá-los.
As duas fazem parte de nossa relação com o mundo. E ambas dependem da criatividade humana, da fusão de conceitos distintos, do sonho imaginativo e corajoso que consegue romper padrões estabelecidos e criar o novo.

Sem dúvida, alguns acharão que misturar samba com ciência é deturpar a seriedade do processo científico, transvesti-lo em algo que não é. Eu discordo. É justamente dessas novas roupas que a ciência precisa, para que seja apreciada por um número cada vez maior de pessoas. Isolar as descobertas científicas em jornais científicos e laboratórios é equivalente a esconder todos os quadros e poemas já escritos em um almoxarifado sem porta.

A ciência faz parte de nossa cultura e tem de ser vista como tal. Se o seu significado tem de ser traduzido para que seja captado por setores maiores da população, que seja assim. Ninguém espera aprender ciência a partir de um desfile de carnaval. Mas se pode aprender sobre ciência e, ainda mais importante, por que certos indivíduos decidem dedicar suas vidas na busca por significados e conexões por trás de nossa limitada percepção sensorial do mundo natural.

Portanto, boa sorte, Unidos da Tijuca. Fico orgulhoso de ver a ciência na avenida, em meio a muito samba, suor e cerveja. Afinal, a dança ocorre em vários níveis: das pessoas aos elétrons, prótons, neutrinos e às radiações as mais diversas, algumas vindas dos confins do espaço, outras daqui mesmo, tudo vibrando em freqüências visíveis e invisíveis, espalhando conhecimento e sorrisos em uma noite do verão carioca.

Samba do neutrino doido

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

O Carnaval está chegando, e os vários blocos e escolas estão acertando os últimos detalhes, sincronizando a bateria, apertando as fantasias, colando mais penas nos chapéus, encolhendo alguns milímetros a mais nos biquínis, reescrevendo trechos do samba-enredo. E, no meio do calor e da euforia crescente, os estranhos neutrinos continuam chovendo sobre a Terra, passando por tudo e todos, quase como fantasmas.

O samba dos neutrinos não tem enredo, só energia. Agora mesmo, o leitor está sendo atravessado por trilhões deles por segundo. Mas não se sinta violado. Como já diz o nome ("o pequeno nêutron", claro que dado por um italiano, no caso Enrico Fermi), neutrinos são partículas praticamente inertes, sem carga e com massa extremamente pequena. Aliás, até pouco tempo atrás, achava-se que nem massa eles tinham.

Quando o alemão Wolfgang Pauli propôs a existência do neutrino em 1930, ninguém deu muita bola. A partícula nasceu de parto induzido, para garantir uma das leis mais sacrossantas da física, a lei de conservação da energia. Energia pode se transformar, mas não ser criada. Portanto, um evento envolvendo a colisão de partículas subatômicas como elétrons e prótons tem de ter a mesma energia antes e depois. Mas quando um nêutron se desintegrava em um próton e um elétron (um nêutron isolado é uma partícula instável), ficava faltando energia. Pauli sugeriu que essa energia estava sendo carregada por uma nova partícula, o neutrino. Apenas em 1956 a sua existência foi confirmada. A dificuldade em achar o neutrino vem justamente da sua inabilidade de interagir com partículas de matéria. Eles podem atravessar a Terra inteira sem colidir uma única vez. Daí a sua reputação de partículas-fantasma.

Hoje, sabemos que existem ao menos três neutrinos, cada um associado à uma partícula diferente: o neutrino do elétron, o do múon e o do tau, descoberto há três anos. As partículas múon e tau são primos mais pesados do elétron, com a mesma carga elétrica. Neutrinos são forjados no centro de estrelas como o Sol, em desintegrações de núcleos radioativos e em raios cósmicos, quando prótons produzidos em diferentes regiões do espaço colidem com as moléculas de ar na atmosfera.

Aparentemente, os três tipos de neutrinos podem se metamorfosear entre si, trocando de identidade; o do elétron pode virar o do múon ou o do tau etc. Isso só pode ocorrer se eles de fato têm massa. É um fenômeno parecido com o que ocorre nas cores, que podem ser produzidas a partir de combinações do verde, vermelho e azul com diferentes pesos. Imagine então o neutrino como sendo uma combinação dos três tipos fundamentais, pulando de um para outro durante sua viagem pelo espaço. Esse é o samba do neutrino doido.

Em 1995, a coisa ficou mais complicada. Um experimento no laboratório de Los Alamos, nos EUA, indicou a possível existência de um quarto neutrino, chamado de "neutrino estéril". Se os outros neutrinos são difíceis de serem descobertos com a ajuda de suas interações com a matéria (e esse é o único de jeito de comprovar a sua existência), o neutrino estéril é muito mais. A maioria dos físicos acha que o experimento de Los Alamos está errado. Eles não viram o novo neutrino, mas inferiram a sua presença indiretamente, mostrando que existem três intervalos de massa entre os vários tipos de neutrino, e não dois. Do mesmo jeito que existem três espaços entre quatro dedos da sua mão, se existem três espaços entre as massas dos diferentes neutrinos, é porque existem quatro deles. Se isso for verdade, várias teorias terão de ser recalibradas, desde as que ditam como entendemos a geração de energia em estrelas até as que descrevem as partículas fundamentais da matéria e a expansão do Universo.

Um experimento no Fermilab, perto de Chicago (Illinois, EUA), irá caçar os neutrinos estéreis, produzindo um feixe de neutrinos e usando 800 toneladas de óleo Johnson como alvo. Os neutrinos colidem com os átomos de carbono do óleo, produzindo elétrons e múons, que são detectados. Da razão entre o número de elétrons e múons é possível inferir se existem quatro ou três neutrinos. A análise dos resultados levará anos. Nesse meio tempo, os neutrinos continuarão sambando pelo Universo, seguindo um enredo que só eles sabem.

Clima apocalíptico

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Há décadas cientistas vêm falando sobre os perigos do efeito estufa, o aquecimento da superfície terrestre causado pelo acúmulo de certos gases na atmosfera. A política ambiental americana, como se sabe, é desastrosa. Especialmente no presente governo, controlado por grupos de interesse ligados à indústria do petróleo. Até o presente, as previsões feitas por cientistas com relação a mudanças climáticas enfatizaram que elas são graduais, que os efeitos levariam décadas para serem percebidos.

Como existe um imediatismo na determinação de políticas ambientais (e todas as outras), é sempre mais fácil empurrar essas previsões futuras para o lado, fazendo vista grossa para os sinais já existentes das mudanças que estão por vir. "Temos problemas muito sérios agora. Não dá para ficar pensando no que pode ocorrer no futuro", diria um político sem conhecimento da ameaça climática.

As previsões de que as mudanças serão graduais estão sendo modificadas. Segundo novas pesquisas, podem ocorrer bem mais abruptamente do que o previsto. Em 2002, a Academia Nacional de Ciências dos EUA publicou relatório atestando que o clima pode mudar rapidamente. No Fórum Econômico Mundial do ano passado em Davos, Suíça, Robert Gagosian, diretor do Instituto Oceanográfico de Woods Hole (EUA), fez palestra alertando as autoridades mundiais sobre a possibilidade de que mudanças climáticas radicais ocorram em duas décadas, caso nada seja feito para controlar a emissão de gases-estufa.

Os indicadores incluem o derretimento acelerado das calotas polares e das geleiras alpinas e primaveras prematuras nas latitudes ao norte do planeta. A influência mais dramática do aquecimento global é na chamada corrente do Golfo, que circula dos trópicos ao Atlântico Norte e afeta o clima da Europa e o leste da América do Norte.

Na medida em que a corrente flui para o norte, ela libera calor, tornando-se mais densa. Um líquido mais denso sempre afunda quando em contato com outro menos denso, como mel em água. A corrente, mais densa, afunda na região do Atlântico Norte, circulando de volta aos trópicos, onde ela é reaquecida antes de fluir outra vez para o norte.
Quando a temperatura global aumenta, esse processo é modificado: com o degelo das calotas polares e geleiras, mais água doce entra no oceano, diminuindo a salinidade e a tendência de afundar. Isso pode interromper o circuito da corrente, provocando mudanças climáticas no hemisfério Norte similares às que ocorreram nos períodos glaciais.

Claro, não foi a poluição causada pelo homem que provocou a glaciação que ocorreu entre 78 mil e 13 mil anos atrás. Na verdade, não se sabe ainda exatamente o que a causou. Até bem recentemente, acreditava-se que o resfriamento teria ocorrido no planeta inteiro. Mas o estudo de certas camadas rochosas da Nova Zelândia mostrou que o hemisfério Sul não sofreu resfriamento comparável ao Norte, cujas temperaturas médias caíram mais de 7C. Parece pouco, mas não é. Durante a Idade do Gelo, a maior parte da América do Norte e da Europa foi coberta por uma espessa camada de gelo.

A indústria cinematográfica americana, como não poderia deixar de ser, já está preparando o superfilme-desastre, para julho de 2004. Nele, o ator Dennis Quaid faz o papel de um cientista que tenta salvar o mundo de uma catástrofe climática de dimensões apocalípticas, causada justamente por uma nova Idade do Gelo desencadeada pelo efeito estufa.

Segundo estimativas ainda bem preliminares, se a corrente parar de esquentar os países do Atlântico Norte, icebergs poderão ser vistos em Portugal. (E os portugueses vão querer voltar para cá.) Se o aquecimento não for tão extremo, poderá causar uma Mini-Idade do Gelo, como a que ocorreu entre 1300 e 1850, com invernos rigorosos, tempestades devastadoras e grandes secas.

Longe de mim querer ser alarmista bem antes do Carnaval. Mas a questão climática não pode ser deixada de lado. Não é este o mundo que queremos deixar para as futuras gerações.

Essa estranha gravidade

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Tudo cai, ao menos aqui na Terra. Cada vez que deixo cair as chaves, dinheiro, um copo (em geral cheio), enfim, coisas do dia-a-dia, imagino a gravidade, sorridente, dizendo: "Tá vendo, não dá para você se esquecer de mim".

De tão habituados que estamos com esse fato, nem nos perguntamos por que as coisas caem. Aliás, nem tudo cai. Caso contrário, balões de hélio ou hidrogênio, ou mesmo aqueles de São João, não subiriam. É mais correto dizer que cai tudo que é mais denso do que o ar.
Para evitar confusão, vamos deixar o ar de lado. Entra Galileu Galilei, na virada do século 16 para o 17. Foi o primeiro a perceber que, na ausência de ar, todos os objetos, sejam eles penas de galinha ou balas de canhão, caem com a mesma aceleração: se a pena e a bala caírem da mesma altura, chegarão ao chão ao mesmo tempo. Se não houvesse ar, claro.

Galileu não se perguntou por que as coisas caem. Ele se contentou em descrever como elas caem. Em 1600, William Gilbert, o médico da rainha Elizabeth 1ª da Inglaterra, sugeriu que a Terra era um ímã gigantesco (é mesmo, por isso funcionam as bússolas). Alguns anos mais tarde, Johannes Kepler, o alemão genial que revolucionou a astronomia, sugeriu que o Sol exercia uma força sobre os planetas que fazia com que eles girassem à sua volta. Ele julgou que essa força fosse magnética, já que ela agia à distância: o Sol não precisa tocar nos planetas para fazê-los girar à sua volta.

Entra Isaac Newton. Inspirado por Kepler e por Galileu, deu o grande passo que faltava: a força não é magnética e não existe só no Sol. Ele sugeriu que a força fosse gravitacional, agindo igualmente sobre os dois corpos.
Não é que a Terra atraia os objetos, fazendo com que eles caiam. Os objetos também atraem a Terra, com uma força da mesma magnitude e em sentido contrário. Só que, como a massa da Terra é muito maior do que a dos objetos, ela praticamente não se mexe, enquanto o objeto vai ao seu encontro.

Claro, quando o objeto é o Sol, é a Terra que se mexe: a sua órbita corresponde ao movimento de um corpo que está caindo sempre. Explico: imagine um canhão no alto de uma montanha muito alta. Se ele atirar uma bala sem muita velocidade, ela cairá perto da base da montanha. Quanto maior a velocidade, mais longe da base cairá a bala. Se a velocidade for muito alta, a bala seguirá a circunferência da Terra sem jamais tocar o solo. Ou seja, a bala entrará em órbita.

Órbita, então, é simplesmente a queda de um objeto que tem velocidade horizontal alta o suficiente para jamais tocar o solo. Segundo Newton, todo corpo com massa atrai outros corpos gravitacionalmente. E é igualmente atraído por eles. A teoria da gravidade de Newton descreve eficientemente os movimentos que vemos aqui na Terra e as órbitas dos planetas, cometas e outros objetos celestes. Mas ela não explica o que causa essa atração. Que propriedade estranha é essa que corpos exercem uns sobre os outros?

A massa do corpo indica a intensidade dessa atração. Mas por quê? Newton não tentou explicar. Ele dizia que entender isso não era relevante. (Mas, se tivesse entendido, aposto que não teria dito isso.)

Uma teoria científica explica o como dos fenômenos, e não os porquês. A teoria dele funcionava supondo uma atração a distância entre duas ou mais massas. Já era o suficiente.

Entra Albert Einstein, dizendo que a gravidade não precisa ser entendida como uma ação a distância entre dois corpos. Ela pode ser entendida como conseqüência da distorção da geometria do espaço na vizinhança de uma massa. Imagine um trampolim. Se não tem ninguém nele, ele fica plano. Uma bola de gude posta sobre a sua superfície não se mexe. Agora, imagine alguém na ponta do trampolim. Ele encurva. A bola de gude é acelerada em direção à pessoa.
Einstein disse que o mesmo ocorre com a curvatura do espaço. Em torno de uma massa, o espaço é curvo, e objetos são acelerados. Não sentimos isso porque nossas massas são muito pequenas para encurvar o espaço à nossa volta. Ainda bem. Caso contrário, a vida seria extremamente complicada.

Mas por que, perguntaria o leitor, a presença de uma massa encurva o espaço à sua volta? Que efeito estranho é esse? Pois é, que efeito estranho é esse? Einstein não saberia responder, e muito menos eu. Precisa entrar mais alguém.

O tempo e a mente

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

O americano William James, em seu livro "Princípios da Psicologia", de 1890, criou o conceito do fluxo de consciência -que tanto influenciou escritores como Virginia Woolf e James Joyce- para descrever o funcionamento da mente. A imagem sugere o fluir de um rio, um pensamento dando lugar a outro continuamente. Ao mesmo tempo, James se perguntava se essa continuidade não era uma fabricação da mente, que coordenava uma quantidade enorme de estímulos internos e externos, simulando de alguma forma uma percepção contínua da realidade.

Nesse caso, a nossa percepção do passar do tempo, desde o seqüenciamento de fenômenos externos, como o passar de um carro, até o mundo psicológico interno, seria uma ilusão criada pela mente. Feito um filme, que nos dá a ilusão de continuidade, mesmo que seja feito da rápida passagem de uma seqüência de imagens. Henri Bergson, 20 anos após James, usou essa analogia.

Quando o estímulo é externo, uma borboleta passando à sua frente quando você está sentando em uma praça, fica mais fácil pensar na questão. Se nossa visão capta imagens seqüencialmente, como uma câmera fotográfica, então o cérebro tem de fundi-las, criando a sensação da continuidade do movimento.

Tudo mundo sabe que o olho não é capaz de captar movimentos muito rápidos. Basta olhar para um ventilador ligado: você não vê as lâminas da hélice, mas um disco amorfo. O mesmo com uma calota de um carro em movimento.

Em certas doenças neurológicas e até em fortes ataques de enxaqueca, uma pessoa pode perder esse poder de fusão, passando a perceber a realidade como uma sequência de momentos distintos. Em outras, a percepção é como uma daquelas superposições fotográficas em que se vêem vários estágios intermediários de um movimento, como sob uma luz estroboscópica em uma boate.

O médico e escritor Oliver Sacks conta a história de uma paciente que, de vez em quando, perdia completamente a noção da passagem do tempo. O tempo, para ela, simplesmente congelava. Ela começava a encher a banheira d'água, e quando voltava a si a banheira estava transbordando. Durante esses surtos, a sua consciência congelava, enquanto as funções automáticas do sistema nervoso (respiração, batida do coração, ficar de pé) continuavam normalmente.

Esse e outros casos mostram que o fluxo da consciência não é exatamente como um rio: ele pode ser suspenso por minutos ou mesmo horas a fio. A percepção do tempo está intimamente ligada ao mecanismo pelo qual o cérebro compila e combina os sinais e impulsos recebidos pelos cinco sentidos, transformando-os no que chamamos de realidade. Entender os detalhes dessa operação é um dos grandes desafios para os cientistas cognitivos e os filósofos da mente. Um conceito que tem sido bastante usado é o de "populações neuronais".

O cérebro tem em torno de 100 bilhões de neurônios. Mais importante ainda, cada neurônio pode ter até 10 mil sinapses, as pontes que o ligam a outros neurônios. Dependendo dos estímulos, sinapses podem ser ativadas ou não. Essa capacidade dá enorme plasticidade ao cérebro, que pode ser transformado por meio de ligações ativadas entre grupos de neurônios, criando populações que trabalham em sincronia. Diferentes populações respondem a diferentes estímulos, como grupos de instrumentos em uma orquestra, que respondem a diferentes movimentos do maestro.

Segundo essa visão, o que chamamos de mente é a coreografia de vários grupos de neurônios em resposta a estímulos externos e internos. Certos cientistas cognitivos acreditam que a memória de algum evento ou sensação seja conseqüência da estimulação de um determinado conjunto de neurônios e sinapses.

Quando você vê, come ou ouve, um determinado grupo de neurônios e sinapses é ativado. O mesmo estímulo (ou parecido), e você "lembra" ter visto, comido ou ouvido aquilo antes. O que chamamos de realidade é altamente pessoal, produto de como cada cérebro ressoa com o que percebe e com o que lembra. Faça o teste: compare a sua descrição do mesmo evento -a borboleta passando à sua frente- com a de um amigo. Os detalhes de cada narrativa serão únicos, mesmo que o evento seja o mesmo. Cada pessoa vê a sua borboleta.

Invenções e curiosidades de 2003

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

No dia 14 de dezembro, foi publicada na revista dominical do jornal "The New York Times" uma lista das melhores e piores idéias e invenções de 2003. Mesmo que não tenha espaço para discorrer sobre todas elas, acho que vale a pena citar algumas das mais interessantes, em especial aquelas ligadas à ciência e à tecnologia.

Asas humanas - Pela primeira vez um ser humano conseguiu voar sem motores ou aviões. Felix Baumgartner pulou de um avião a 10 mil metros munido apenas de um par de asas de fibra de carbono com dois metros de extensão, uma espécie de miniasa-delta presa nos braços do voador.

Seu objetivo era voar da Inglaterra até a França, avançando um metro para cada quatro de queda a uma velocidade de 330 km/h. Quando atingiu altitude de mil metros, a costa da França estava já à vista. A aterrissagem foi por pára-quedas. Uma companhia austríaca planeja vender a "Arraia Celeste" em breve. (Acho que em português o nome não vai pegar. "Asas Humanas" parece bem melhor.) Militares e atletas de esportes extremos já estão de olho.

Minibombas nucleares - Como se já não houvesse controvérsia de sobra na área de proliferação nuclear, o governo americano está discutindo minibombas atômicas, com capacidade de até 1/3 da que destruiu Hiroshima. A idéia é manter a política de detenção usando minibombas para assustar os novos inimigos da paz: células terroristas escondidas em cavernas (Afeganistão) ou programas nucleares clandestinos (o inexistente programa iraquiano, que supostamente ocorria em galpões subterrâneos). Mesmo que menores, as bombas geram enormes quantidades de radiação e podem ser detonadas em alvos errados ou inexistentes, como o programa nuclear iraquiano. Ou com objetivos terroristas, como o Pentágono.

Câncer, a vacina - Descobrir uma vacina contra o câncer é um sonho antigo. Mas um laboratório de biotecnologia americano parece ter dado um passo na direção certa. As células cancerígenas se parecem muito com células normais, ao menos o suficiente para enganar as células dendríticas, as primeiras a reconhecer um objeto estranho invadindo o corpo. Com isso, as células cancerígenas permanecem no corpo sem encontrar resistência. Isolando as células dendríticas do paciente e expondo-as à células cancerígenas em grandes quantidades, o processo de defesa passa a funcionar: as células dendríticas digerem os invasores e, quando reinjetadas na corrente sanguínea, mandam um sinal de identificação ativando as células T, a milícia de defesa do corpo. Resultados preliminares em pacientes com câncer de próstata avançado foram promissores: 36% permaneceram estáveis por seis meses. Testes em pacientes com câncer de ovário, cólon e mama estão em andamento.

Ameaça nanotecnológica - Criar máquinas com dimensões moleculares pode parecer ficção científica, mas não é. A idéia é ter exércitos de minirrobôs capazes de construir objetos variados -circuitos de computadores, carros, TVs, remédios e vacinas- em fábricas do tamanho de células, usando material (átomos e moléculas) coletado do mundo natural, como crianças fazem com blocos de Lego. Para gerar algo com dimensões humanas, os robôs teriam de se auto-reproduzir usando também matéria-prima natural. Se algum entrar em pane e se auto-replicar sem parar, passando a informação defeituosa para a sua prole, bilhões de minirrobôs poderão devorar o planeta em apenas alguns dias, um apocalipse nanotecnológico. A ameaça é um tanto exagerada. Robôs podem ser criados com dispositivos de autodestruição, caso não cumpram as suas funções. Como sempre, novas idéias geram promessas e medos.

Mente sobre matéria - Cientistas construíram um dispositivo capaz de enviar mensagens do cérebro de macacos para braços mecanizados. O dispositivo capta a agitação elétrica produzida por grupos específicos de neurônios, traduzindo-a em instruções legíveis pelo órgão robótico. Com isso, paralíticos poderão manipular objetos através de seu pensamento. Claro, militares também estão interessados: imagine um exército de robôs controlados pela mente de apenas um humano. Mais promessas e medos, confirmando que a ciência é espelho do que temos de melhor e pior.

O espírito da coisa

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Após viagem de quase seis meses, no último dia 4 a sonda Spirit (Espírito), da Nasa (agência espacial americana), pousou em Marte. O local do pouso é a cratera Gusev, onde cientistas acreditam ter existido um lago. Imagino que o leitor já tenha visto fotos enviadas pela sonda ou esteja a par do acontecimento por este jornal ou outros meios. Não dá para exagerar o quanto é impressionante esse feito tecnológico.

Quem já brincou com carrinho de controle remoto sabe que não é fácil evitar acidentes, colisões ou interrupções na transmissão de sinais, mesmo quando se vai só da sala de jantar até o quarto. Imagine quando o carrinho é um foguete que tem de pousar em um planeta ao qual ninguém jamais foi, a uma distância de 80 milhões de quilômetros.

Recentemente, assisti a um programa da série "Nova", de documentários científicos semanais (é, a televisão americana encontra espaço para excelentes documentários semanais sobre ciência), do canal público PBS (Public Broadcasting System), que apresentava a construção da Spirit: os inúmeros testes, os momentos angustiantes (quando toda a missão estava para ser cancelada se uma falha não fosse consertada em dias), os momentos de triunfo (quando os testes funcionavam), enfim, anos de trabalho envolvendo centenas de engenheiros, técnicos e cientistas que desbravavam as fronteiras da tecnologia espacial.

Quando a câmera mostrava os cientistas trabalhando, eu via um grupo de garotos e garotas brincando com seus carrinhos de controle remoto, empinando pipa, gritando e chorando, extasiados com a possibilidade de dedicar suas vidas à exploração do desconhecido, misturando o lúdico com o profissional. Não é à toa que o grande físico americano Isidore I. Rabi dizia que os cientistas são os "Peter Pans" da sociedade.

Marte é mesmo um lugar estranho: o céu é rosa, e o pôr-do-sol, azul. A temperatura pode variar em mais de 30C dos pés à cabeça. Um de seus vulcões é maior do que o Estado de São Paulo. Montanhas são mais altas do que o monte Everest. O frio é terrível e constante, e o vento, horrendo. Decididamente, Marte não é um lugar para passar as férias. Que sejam antes enviados os robôs. Se os portugueses tivessem robôs no século 16, certamente os teriam mandado antes.

Spirit é a quarta missão a pousar em Marte. Os ingleses, coitados, perderam contato com o seu robô Beagle-2, que chegou a Marte alguns dias antes da Spirit. Duas sondas Viking pousaram lá nos anos 70, e a Pathfinder chegou em 1997. Seu carro robotizado, Sojourner, circulou pela superfície por meses, encantando o mundo. O seu sítio na internet é o mais visitado em toda a história. Mas nenhuma dessas missões se compara à Spirit e à sua companheira, Opportunity, que deve pousar no próximo sábado.

Oito minutos antes da "marterrissagem", a espaçonave libera o módulo que irá chegar ao solo. Ele deve atingir a atmosfera a um ângulo de 11,5. Um erro de 0,2 e ele ricocheteia para o espaço ou explode na atmosfera. Divida um círculo em 1.800 segmentos iguais; esse é um ângulo de 0,2. O módulo entra com uma velocidade de 20 mil km/h e tem apenas seis minutos para chegar à velocidade zero no solo.

Um escudo aumenta a fricção (brilhando como um pequeno sol) e diminui sua velocidade até 1.600 km/h. Um pára-quedas abre e a velocidade cai para 300 km/h. Um cabo de 30 metros é usado para baixar a sonda de dentro do módulo, como um bebê em um cordão umbilical. Um cinturão de bolsões de ar de três metros de altura infla em torno da sonda em meio segundo, e retrofoguetes entram em ignição para diminuir ainda mais a velocidade. Imediatamente antes do pouso, o cabo é cortado e a sonda cai, quicando pela superfície feito uma bola até parar. Todos esses estágios tiveram de funcionar perfeitamente para o sucesso do pouso. E todos funcionaram.

O objetivo principal da missão é encontrar água líquida ou seus vestígios. Por isso o pouso no suposto lago. Sem água, a vida é impossível, ao menos nas formas que conhecemos. Marte pode nos surpreender. Espero que sim. Mas, caso não seja com alguma forma de vida, presente ou passada, será com outra coisa. E tudo isso porque alguns garotos nunca deixaram de brincar com seus carrinhos de controle remoto.

Inércia e balas de canhão

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Antes da época de Galileu Galilei, no início do século 17, existia uma grande confusão com relação ao que seria o movimento natural de um corpo.

Uma gravura feita durante a Idade Média mostra a trajetória de uma bala de canhão. A gravura faz parte de um tratado de balística, provavelmente para educar futuros comandantes de artilharia. O canhão estava na parte interior de um castelo protegido por uma grande muralha. As tropas inimigas estavam do lado de fora. O objetivo militar era disparar a bala de canhão de modo que ela atingisse as tropas inimigas. A gravura mostrava a trajetória "ideal" da bala: ela saía do canhão em uma linha reta, inclinada com relação ao chão, passava sobre a muralha e, quando estava bem acima das tropas, simplesmente caia verticalmente, como uma pedra jogada do alto de um prédio.

Sempre achei essa gravura incrível. Como seria possível alguém acreditar que a bala se move desse jeito? Qualquer criança sabe muito bem que, quando se atira uma pedra para a frente, sua trajetória descreve um arco, mais precisamente uma parábola, e não duas linhas retas formando um triângulo com o chão. Será que o ilustrador nunca havia atirado uma pedra, ou visto uma catapulta lançar bólidos contra tropas inimigas? (Aliás, os bólidos incluíam de pedras e bolas de piche em chamas a vacas, cabras e até cadáveres putrefatos.)

A resposta é que o ilustrador separava o que via de como explicava o que via. Na época, os movimentos eram explicados pela física aristotélica, que os dividia em dois tipos, naturais ou forçados. Segundo Aristóteles, o movimento natural dos objetos era retornar ao seu lugar de origem em linha reta. Portanto, o que era feito de terra deveria retornar à terra, o que era feito de água, à água, de ar, ao ar, e de fogo, ao fogo. O que cai cai em linha reta, o que sobe (ar e fogo) sobe em linha reta.

Para impor movimentos que não sejam verticais, deve-se forçar o objeto. Essa é a função do canhão. Quando a quantidade de movimento forçado acaba, a bala cai em linha reta, seguindo seu movimento natural. O soldado tinha então de saber como inclinar o canhão de modo que o movimento forçado terminasse bem acima das tropas. Outro detalhe importante: segundo Aristóteles, quando mais pesado um objeto, mais rápido ele cairia, pois maior seria a tendência de retornar ao seu lugar de origem.

O fato de uma bala de canhão não andar em linha reta não significa que a previsão do ilustrador estivesse errada. Se o soldado soubesse como inclinar o canhão ele acertaria o alvo. Muitas vezes, explicações que são eficientes podem estar conceitualmente erradas. Quando Galileu entra em cena, ele destrói as explicações aristotélicas com uma série de experimentos. No mais famoso, ele deixa duas balas de canhão caírem do alto da Torre de Pisa, uma bem mais pesada que a outra, e mostra que ambas atingem o chão praticamente ao mesmo tempo. A hipótese de Aristóteles estava errada: a gravidade acelera todos os corpos do mesmo jeito, sem discriminação.

Galileu usou seus experimentos para mostrar que o movimento dos projéteis, balas de canhão ou não, pode ser decomposto em duas partes: um movimento retilíneo com velocidade constante e um acelerado verticalmente para baixo, também em linha reta. Isso não deixa de ser meio parecido com a ilustração da Idade Média. A grande diferença é que Galileu mostrou que, quando os dois movimentos são combinados, o projétil descreve uma parábola.

Ele também entendeu algo muito profundo com relação ao movimento dos objetos: na ausência de distúrbios externos, um objeto movendo-se em linha reta com velocidade constante continuará nesse movimento indefinidamente. É a semente do conceito de inércia. Pense em um patinador no gelo. Se não houvesse atrito entre os patins e o gelo, o patinador continuaria seu movimento para sempre.

O que faltava a Galileu eram os conceitos de massa e força, que vieram com Isaac Newton: massa é uma medida da inércia de um corpo, sua tendência a manter o movimento na ausência de forças externas. Curioso que Newton nasceu em 1642, o ano que Galileu morreu, como se a lei da inércia pudesse também ser aplicada ao seu próprio desenvolvimento.

Discurso prático sobre energias e suas transformações

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Energia é uma dessas palavras que são usadas com mais facilidade do que entendidas. Comecemos com o Aurélio: 1. Força, vigor. 2. Firmeza de caráter [essa eu não conhecia] 3. Fís. Propriedade dum sistema que lhe permite realizar trabalho. Claro, estou mais interessado nessa última. Para entendê-la, é bom definir "trabalho", já que o sentido aqui não é o mais comum.

Eis um exemplo: seu carro morreu e precisa ser empurrado. Você tem de aplicar uma força sobre ele. Essa força, ao mover o carro a partir do repouso, estará realizando trabalho. Para tal, você gastará energia. E de onde vem essa energia? Dos seus músculos. E a energia dos seus músculos? Vem da metabolização dos alimentos. Eles, por sua vez, precisam ser plantados por alguém e, para crescer, precisam da energia do Sol. E a energia do Sol? Vem de processos de fusão nuclear em seu interior.

Portanto, em última instância, quem moveu o seu carro foram os prótons fundindo-se no interior do Sol. Sei que isso não é lá um grande consolo quando você está suando em bicas no meio da rua, mas ao menos você não se sentirá assim tão sozinho. Você e os prótons solares empurram juntos o seu carro.

O exemplo acima mostra que, ao empurrar o carro, ou seja, ao realizar trabalho sobre ele, você transferiu energia do seu corpo para o carro. Com isso, você mudou a sua velocidade, no caso a partir do repouso. A energia de movimento do carro se chama energia cinética. Podemos então dizer que trabalho é equivalente à mudança na energia cinética do carro de zero (carro em repouso) ao seu valor final (carro em movimento).

Tudo que se move pode realizar trabalho. Um exemplo disso é uma colisão. Você e os prótons solares estão empurrando o seu carro na rua quando vem um infeliz na contramão e bate de frente em você. Felizmente, ele estava indo devagar. Mas o estrago fica estampado nos pára-choques. Ou seja, a energia cinética dos carros foi usada na deformação de suas latarias. Esse não é mesmo o seu dia.

Aos berros, você larga o carro na rua e vai procurar um telefone público. Passando abaixo da marquise de um prédio, um moleque no quarto andar resolve testar a lei da gravidade soltando um balão de borracha cheio d'água. Ele acerta bem na mira, a sua cabeça. Num primeiro momento vem a raiva, mas a água fresca até que lhe faz bem, com o calor e o seu corpo suado. E se não fosse água? "Mais um desgraçado", você grita, olhando para cima, mas o moleque se esconde atrás da janela, às gargalhadas.

Você reflete sobre o que ocorreu. Quando o moleque está segurando o balão fora da janela, ele não está em movimento. Mas, assim que o balão cai, a sua velocidade aumenta devido à força da gravidade. No caso, é a gravidade que está realizando trabalho sobre o balão. Quanto mais alto o balão, maior será a sua energia de impacto. Se o moleque vivesse no oitavo andar, o balão explodiria bem mais violentamente em sua cabeça.

Existe aí uma transformação entre dois tipos de energia. Quando o balão está para cair, tem apenas energia potencial, a capacidade de realizar trabalho, caso entre em movimento. Ao cair, a energia potencial vai se transformando em energia cinética até que, ao chegar ao chão, toda ela virou cinética. Existem vários tipos de energia, que podem se transformar uns nos outros. Uma mola, quando comprimida, também armazena energia potencial. Ao ser solta, ela entrará em movimento, adquirindo energia cinética.

Você finalmente acha um orelhão que, claro, está quebrado. Olhando para o céu, você amaldiçoa os deuses, comparando sua sorte à de Jó. De repente, você escuta uma bela voz que diz: "O senhor quer usar meu celular?" É uma belíssima moça, sorriso estampado no rosto.

Incrédulo e molhado, você aceita. Ao discar o número da sua companhia de seguros, você imagina as cargas elétricas na bateria do celular, as negativas atraídas às positivas. Essa atração faz com que elas se movam, gerando a corrente que alimenta o telefone: energia química transformando-se em cinética.

Você dá uma olhada para a moça e timidamente pergunta: "Quer tomar um café comigo ali no bar da esquina?". Para sua surpresa, ela aceita. Uma outra transformação energética começa a ocorrer em seu corpo, fazendo seu coração bater mais rápido.

A música das esferas

A música, dentre as artes, é a mais misteriosa. Como podem os sons invocar emoções tão fortes, alegrias e tristezas, lembranças de momentos especiais ou dolorosos, paixões passadas e esperanças futuras, patriotismo, ódio, ternura? Quando se pensa que sons nada mais são que vibrações que se propagam pelo ar, o mistério aumenta ainda mais.

A física explica como ondas sonoras se comportam, suas frequências e amplitudes. A biologia e as ciências cognitivas explicam como o aparelho auditivo transforma essas vibrações em impulsos elétricos que são propagados ao longo de nervos para os locais apropriados do cérebro. Mas daí até entender por que um adágio faz uma pessoa chorar, enquanto outra fica indiferente ou até acha aquilo chato, o pulo é enorme.

A música fala diretamente ao inconsciente, criando ressonâncias emotivas que são únicas. É bem verdade que um poema ou um quadro também afetam pessoas de modo diferente. Mas a mensagem é mais concreta, mais direta. Existe algo de imponderável na música, um apelo primordial, algo que antecede palavras ou imagens.

Não é por acaso que a música teve, desde o início da história, um papel tão fundamental nos rituais. Ritmos evocam transes em que o eu é anulado em nome de algo muito mais amplo. Quando um grupo de pessoas escuta o mesmo ritmo, as separações entre elas deixam de existir, e um sentimento de união se faz presente. Mais explicitamente, todo mundo gosta de sambar com uma boa batucada. E todos no mesmo ritmo, ou seja, indivíduos se unificam por meio da dança. A dança dá realidade espacial à música, tornando-a concreta.

A música foi o primeiro veículo de transcendência do homem. Daí sua presença tão fundamental nas várias religiões. E ela foi, também, a primeira porta para a ciência. Tudo começou em torno de 520 a.C., quando o filósofo grego Pitágoras, vivendo na época no sul da Itália, descobriu uma relação matemática entre som e harmonia. Ele mostrou que os sons que chamamos de harmônicos, prazerosos, obedecem a uma relação matemática simples.

Usando uma lira, uma espécie de harpa antiga, ele mostrou que o tom de uma corda, quando soada na metade de seu comprimento, é uma oitava acima do som da corda livre, portanto satisfazendo uma razão de 1:2. Quando a corda é soada em 2:3 de seu comprimento, o som é uma quinta mais alto; em 3:4, uma quarta mais alto.

Com isso, Pitágoras construiu uma escala musical baseada em razões simples entre os números inteiros. Como essa escala era de caráter tonal, os pitagóricos associaram o que é harmônico com o que obedece a relações simples entre os números inteiros.

E foi aqui que eles deram o grande pulo: não só a música que ouvimos, mas todas as harmonias e proporções geométricas que existem na natureza podem ser descritas por relações simples entre números inteiros. Afinal, formas podem ser aproximadas por triângulos, quadrados, esferas etc., e essas figuras podem ser descritas por números.

Portanto, do mesmo modo que a corda da lira gera música harmônica para determinadas razões de seu comprimento, os padrões geométricos do mundo também geram as suas melodias: a música se torna expressão da harmonia da natureza, e a matemática, a linguagem com que essa harmonia é expressa. Som, forma e número são unificados no conceito de harmonia.
Pitágoras não deixou as suas harmonias apenas na Terra. Ele as lançou para os céus, para as esferas celestes. Embora os detalhes tenham se perdido para sempre, segundo a lenda apenas o mestre podia ouvir a música das esferas.

Na época, ainda se acreditava que a Terra era o centro do cosmo. Os planetas eram transportados através dos céus grudados nas esferas celestes. Se as distâncias entre essas esferas obedeciam a certas razões, elas também gerariam música ao girar pelos céus, a música das esferas. Pitágoras e seus sucessores não só estabeleceram a essência matemática da natureza como levaram essa essência além da Terra, unificando o homem com o restante do cosmo por meio da música como veículo de transcendência.

O príncipe que mediu o cosmo

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Olhando para o céu noturno, em uma noite sem luar, nos deparamos com o que parece ser uma infinidade de estrelas. Na verdade, a olho nu vemos apenas umas 3.000, que já tornam o céu bastante cheio.

É incrível que até 1610 a astronomia não dispunha de seu instrumento-mor, o telescópio. Medir a posição de uma estrela ou de um planeta significava medir o ângulo que o objeto celeste fazia com o horizonte (a sua latitude celeste, ou declinação) e a sua posição relativa aos pontos cardeais (a sua longitude). Para isso, foram criados instrumentos com nomes como quadrantes e sextantes. Portanto, armado de muita paciência, seria possível medir a posição de cada estrela e de cada planeta e assim reproduzir o arranjo dos céus em um globo ou em um pedaço de papel.

E a coisa era cara. Isso porque medidas astronômicas têm de ser precisas para ser úteis. Um instrumento barato, de pouca precisão, não produzirá bons resultados. Feito um relógio de baixa qualidade, que atrasa ou adianta sempre. O financiamento de bons instrumentos sempre foi um dos grandes obstáculos para o desenvolvimento científico.

Em geral, os cientistas não têm os fundos necessários para comprar ou construir seus próprios instrumentos. Eles dependem de recursos externos, seja do governo, seja da indústria. Mas, na história da ciência, existem algumas exceções a essa regra. Talvez a mais fascinante seja a de Tycho Brahe (1546-1601), o príncipe astrônomo.

Brahe viveu durante a segunda metade do século 16, logo após a morte de Copérnico em 1543. Sua família pertencia à fina flor da nobreza dinamarquesa, com direito a muita pompa e circunstância. Seu destino profissional estava já selado de nascença; como todo nobre, ele deveria estudar direito e se dedicar à administrar a fortuna da família.

Só que Brahe tinha outros planos. Quando era ainda adolescente, viu um eclipse parcial do Sol. Esse evento o impressionou profundamente. Não só por sua beleza, mas também porque ele foi previsto. Para Brahe, poder prever os movimentos celestes era equivalente a conhecer a mente divina. Afinal, se Deus era o arquiteto celeste, a astronomia era uma porta para o divino.
Daí para a frente, Brahe só quis saber de astronomia, para desespero de sua família. Dotado de uma personalidade muito forte, Brahe não fez por menos. Usou o dinheiro da família para construir instrumentos de altíssima precisão e, com eles, começou metodicamente a medir os céus.

Deu sorte. Vários fenômenos celestes estranhos desafiaram a sabedoria da época. Em 1572, quando voltava de seu laboratório alquímico (era normal trabalhar em alquimia, astronomia e astrologia naqueles tempos), Brahe percebeu uma nova estrela brilhando no céu. Estudou suas propriedades até ela desaparecer de vista, concluindo que estava muito além da Lua. Isso contrariava os ensinamentos de Aristóteles, que dizia que os céus para além da Lua eram imutáveis. Como uma estrela podia surgir e desaparecer por si só? Em 1577, ele mostrou que um cometa também estava além da Lua, uma nova violação dos preceitos aristotélicos. Os céus não eram imutáveis.

A essa altura, Brahe já era um astrônomo famoso. Tanto assim que, quando ele ameaçou deixar a Dinamarca, o rei lhe deu de presente uma ilha inteira e fundos para construir um grande castelo-observatório, Uraniborg, "O Castelo dos Céus". Lá, Brahe vivia como um verdadeiro príncipe, cercado de assistentes e súditos. Tinha até um calabouço com salas de tortura onde ameaçava aqueles mais rebeldes. Não era uma pessoa das mais agradáveis. Mesmo fisicamente, seu aspecto era intimidante: tinha um nariz postiço, feito de uma liga de ouro e prata, e olhos negros brilhantes e maliciosos. Parece que um de seus primos lhe rasgou o nariz em um duelo.

À noite, armado de seu quadrante de bronze e carvalho de 38 polegadas de diâmetro, Tycho se transformava. Durante 30 anos, o príncipe astrônomo mediu os céus, centenas de estrelas, as órbitas dos planetas, coletando os dados astronômicos mais precisos até então. Foram esses dados que permitiram que Johannes Kepler, seu assistente e um dos grandes gênios de todos os tempos, obtivesse as leis que regem as órbitas dos planetas. Outro dia eu conto a história de como os dois se encontraram.

A borboleta e o caos

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Existe uma frase que ficou famosa na descrição das propriedades caóticas do clima: o bater das asas de uma borboleta na África pode causar chuvas no Paraguai. Pelo menos, essa é uma entre milhares de versões.

O importante não é realmente onde está a borboleta ou onde vai chover, mas o fato que o minúsculo deslocamento de ar causado pelo bater de suas asas pode causar efeitos na atmosfera turbulentos o suficiente para serem sentidos a milhares de quilômetros de distância. Conheço poucos exemplos de "globalização" melhores do que esse. Quando o assunto é clima, o mundo é mesmo unido. A atmosfera não reconhece fronteiras.

Por trás da estranha relação entre a borboleta e o clima está uma propriedade fundamental da física, a não-linearidade. Quando um sistema é linear, um estímulo é respondido na mesma intensidade, como no caso de uma criança empurrada em um balanço. Quanto mais forte o empurrão, mais alto ela vai (isso só é verdade para pequenos ângulos). Se o balanço fosse não-linear, um pequeno empurrão poderia catapultar a criança em órbita. Meio dramático, mas é verdade.

O clima é regido por equações não-lineares. Isso explica por que é tão difícil prevê-lo, especialmente por muitos dias. Vários efeitos têm de ser computados, complicando as previsões.
Essa limitação é o grande embate das simulações feitas em computadores para estudar o efeito estufa e suas consequências climáticas. Segundo a maioria absoluta dos modelos, o aumento da concentração de gases na atmosfera já está causando o seu aquecimento gradativo.

A década de 1990 foi a mais quente dos últimos 150 anos. A política de ambiente norte-americana é lamentável, especialmente sabendo-se que em torno de 25% do gás carbônico do planeta é produzido lá. Talvez seja necessária uma catástrofe nacional para que as coisas mudem. Ela possivelmente já começou, ameaçando um dos símbolos ecológicos mais importantes dos EUA, a borboleta monarca.

Levando em conta as maravilhosas borboletas que existem no Brasil -pelo menos as que conseguiram escapar dos pratos com tampo de vidro vendidos para turistas e exportados para o mundo inteiro (quando esse absurdo será proibido?)- a monarca nem é tão especial. O que a torna fascinante é o fato de ela ser uma espécie migratória.

Centenas de milhões de borboletas escapam do inverno nos EUA indo para o México. A migração é dividida pelas montanhas Rochosas, a cordilheira que corta a América do Norte como uma espinha dorsal. As monarcas que vão para o México são as que estão do lado leste das Rochosas. As que estão do lado oeste vão para o sul da Califórnia.

Ver milhares de borboletas voando é um espetáculo inesquecível. Às vezes, elas obscurecem o céu. É incrível imaginar que criaturas tão frágeis, pesando meio grama, sejam capazes de voar por milhares de quilômetros. Não só isso, elas sabem, todos os anos, exatamente para onde ir, sempre retornando aos mesmos lugares.

Um ano significa quatro gerações de monarcas. De alguma forma, a tradição é transmitida de geração a geração. Na ausência de mapas, talvez as borboletas usem algum outro mecanismo de navegação. O biólogo Fred Urquhart sugeriu que elas seguem a difusão em direção ao sudoeste de sua comida favorita, o soro leitoso secretado por certas plantas, incluindo a soja. Ninguém sabe ao certo.

Estudos climáticos mostram que o efeito estufa está ameaçando os nichos ecológicos mexicanos para onde migram as monarcas do leste. Modelos prevêem que, se nada for feito para controlar a emissão de gases durante as próximas décadas, e se a temperatura global continuar a subir, instabilidades climáticas vão causar um aumento na precipitação (chuva e até neve) nessas regiões muito além da tolerância das frágeis borboletas.

A situação piora ainda mais com o desflorestamento que já ocorre na região. Alguns especialistas acham que as borboletas vão encontrar outros lugares para passar o inverno, talvez mais ao sul, mas isso é apostar no desconhecido. Infelizmente, nós somos uma espécie que só sabe reagir quando não tem outra saída. Só espero que não sejam as pobres borboletas a pagar pela nossa estupidez.

Um presente do céu

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Como todo bom brasileiro vivendo em lugar frio, gosto sempre de reclamar do clima. Se no Brasil as pessoas reclamam do calor, aqui é justamente o oposto: onde moro, no norte da Nova Inglaterra, o inverno dura uns seis meses, de novembro até abril. Fora o frio, no inverno os dias são extremamente curtos. Como o Sol, nas altas latitudes, descreve um arco muito tímido durante o dia, sua luz não dura mais do que nove horas, das 7h até as 16h. Resumindo, ficamos com frio e ainda por cima no escuro.

Mas nem tudo é tão terrível assim. Morar em altas latitudes tem algumas vantagens. Algumas delas nos são dadas pelos céus. Em torno do dia 30 de outubro, o Sol entrou em crise: enormes tempestades solares lançaram quantidades gigantescas de matéria através do Sistema Solar, um fenômeno chamado ejeção de massa coronal. Essas ejeções ocorrem com certa frequência, mas raramente com a intensidade dessa última.

Bolhas gigantescas de gás ionizado atravessaram os 150 milhões de quilômetros entre o Sol e a Terra em menos de 20 horas, ou seja, a velocidades de mais de 2.000 quilômetros por segundo. Você pisca os olhos, e a bolha de matéria solar viajou 2.000 quilômetros. O interessante é o que ocorre quando as partículas vindas do Sol são capturadas pelo campo magnético da Terra.

Que a Terra é um gigantesco ímã sabemos pelo uso das bússolas: a agulha da bússola, feita de material magnetizado, tende a se alinhar com o campo magnético terrestre, apontando sempre na direção norte. Os pólos magnéticos não estão alinhados com os geográficos. O pólo Norte magnético está a uma latitude de 80N, enquanto o Sul está a 60S.

O campo magnético da Terra tem a forma de um véu que se afunila nos dois pólos magnéticos. Na verdade, são inúmeros véus que se superpõem continuamente, como as camadas de uma cebola. O campo, que se estende até grandes distâncias, cria dois cinturões de partículas, um a 3.000 km de altitude e outro, bem mais distante, a 20 mil km.

Em comparação, a atmosfera terrestre chega apenas a 40 km de altitude: o campo magnético terrestre vai muito além da atmosfera. São os chamados cinturões de Van Allen, o cientista americano que construiu os instrumentos a bordo do satélite que os descobriu. Eles fazem parte da "magnetosfera" terrestre, a região em torno da Terra onde existe um campo magnético.
As partículas aprisionadas nos cinturões, como moscas entre dois vidros, são principalmente elétrons e prótons provenientes do Sol. Os prótons, aproximadamente 2.000 vezes mais pesados que os elétrons, habitam principalmente o cinturão mais próximo da Terra.

Quando ocorre uma ejeção de massa solar, mais prótons são capturados pelos cinturões de Van Allen. São esses prótons que causam um dos fenômenos naturais mais espetaculares, a aurora. Ver uma aurora é uma das grandes vantagens de viver em altas latitudes, um verdadeiro presente do céu. A tempestade solar no final de outubro criou uma logo acima da minha casa. Uma visão que jamais esquecerei.

No hemisfério Norte, ela se chama aurora boreal. No Sul, aurora austral. As partículas escapam dos cinturões e "descem" até a atmosfera terrestre em movimento espiral, como crianças em um escorregador. Suas colisões com as moléculas de ar da atmosfera geram radiação luminosa de várias cores, e o céu é decorado por cortinas de luz que oscilam lentamente como se estivessem ao vento.

A que presenciei era vermelha e alaranjada, bem adequada para a noite antes de Halloween, a festa das bruxas. Seus vários véus pareciam estar brotando de um ponto fixo no céu, como pétalas de uma flor incandescente. Em sua fantástica trilogia "His Dark Materials" (Os Seus Materiais Negros), o autor inglês Philip Pullman fala da aurora como uma entidade mágica, separando universos paralelos. Vendo os céus brilhando em plena noite, eu quase acreditei nele.

Perplexidade quântica

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Se existe uma palavra que define a reação das pessoas que encontram pela primeira vez as propriedades do mundo quântico, deve ser "perplexidade". A bem da verdade, essa perplexidade não ocorre só num primeiro encontro. Mesmo físicos treinados continuam a senti-la no decorrer de suas carreiras.

O grande físico dinamarquês Niels Bohr, um dos arquitetos da mecânica quântica, disse em 1927 que, "se alguém não se chocar com a teoria quântica, é porque não a entendeu". Já o irreverente físico americano Richard Feynman, quatro décadas mais tarde, escreveu que "ninguém entende a teoria quântica". O mundo do muito pequeno, dos átomos e das partículas subatômicas como os elétrons e prótons, é mesmo bizarro.

Em 19 de outubro passado, escrevi sobre o assunto, explorando um pouco as diferenças entre o mundo clássico -o mundo do nosso dia-a-dia- e o mundo quântico. Uma leitora me pediu para voltar ao tema, discutindo uma questão que imagino esteja na mente de muita gente: se o mundo quântico é assim tão estranho, por que não percebemos nenhum desses efeitos em nossas vidas? Em outras palavras, onde fica a linha divisória entre o mundo com que estamos acostumados e o mundo estranho dos efeitos quânticos?

Antes de tocar no assunto, vale revisitar um efeito quântico importante, só para contrastar com a realidade que conhecemos. Os planetas giram em suas órbitas ao redor do Sol. Como conhecemos a força que o Sol e os planetas exercem uns sobre os outros -a da gravidade-, podemos escrever equações que nos dizem onde os planetas estarão no futuro com enorme precisão. Elétrons "giram" ao redor do núcleo atômico (as aspas ficarão claras em breve). No entanto, não podemos dizer com precisão onde um elétron estará em um determinado instante. Isso porque não podemos visualizá-lo como uma bola de bilhar (um miniplaneta). Temos de imaginá-lo como uma entidade que é parte bola de bilhar e parte onda, sem uma posição determinada.

É melhor dizer que o elétron se espalha ao redor do núcleo, estando um pouco mais aqui ou ali. Se medirmos a sua posição diversas vezes, a cada vez obteremos um resultado diferente. Podemos apenas dizer qual a probabilidade de encontrar o elétron aqui ou ali. No mundo quântico, a precisão familiar da realidade clássica se esvai em probabilidades.

Essa propriedade é consequência do chamado Princípio da Incerteza, proposto por Werner Heisenberg quando ele era assistente de Bohr. Segundo o princípio, existe um limite máximo na precisão com que a posição e a velocidade de uma partícula, como o elétron, podem ser medidas conjuntamente.

Medir significa perturbar. Quando o objeto é muito pequeno, o ato de medir acaba por deslocá-lo de sua posição, provocando um erro na medida. Essa é a razão pela qual não vemos efeitos quânticos na nossa realidade. (Existem exceções, como os superfluidos, mas isso fica para outro dia.) Os objetos à nossa volta são grandes demais para que seus efeitos quânticos possam ser percebidos.

Mas onde fica a linha divisória entre o mundo clássico e o mundo quântico? Na verdade, ela não existe. Existem apenas efeitos quânticos que são tão pequenos no mundo clássico que passam despercebidos. Eis alguns exemplos, de um elétron até uma ervilha: a incerteza na velocidade de um elétron em escalas subatômicas (um centésimo de bilionésimo de metro, 10-11m) é de 10 milhões de metros por segundo, ou seja, relativamente alta; a de um átomo, de dez metros por segundo; a de uma macromolécula orgânica, um centésimo de milésimo de metro por segundo; a de um grão de pólen, um décimo de trilionésimo de metro por segundo (10-13 m/s, ou seja, quase nenhuma); a de uma ervilha, um trilionésimo de trilionésimo de metro por segundo, 10-24 m/s, completamente desprezível. (Números aproximados.)

Conclusão: ao passar do muito pequeno ao muito grande, a incerteza intrínseca ao mundo quântico se torna desprezível e a realidade deixa de causar tanta perplexidade.

Um pouco sobre o céu

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Vamos começar imaginando que é possível, mesmo hoje em dia, olhar para o céu. E isso tanto de dia quanto à noite. De dia, fora as nuvens e o azul do céu (imagine também que a poluição não estrague essa visão), quem domina é o Sol, viajando do leste para o oeste.

Claro, é apenas uma ilusão. Quem está girando somos nós, do oeste para o leste. Quem já andou de carrossel sabe bem como isso funciona: quando o carrossel gira, parece que é o mundo que está girando em sentido contrário. Pois o nosso carrossel é a Terra, girando sobre o seu eixo como um pião. Aliás, um pião que está inclinado em um ângulo de aproximadamente 23,5 com relação ao "chão", o plano onde ficam (aproximadamente) situados todos os planetas do Sistema Solar.

À noite, esse movimento da Terra explica por que as constelações também viajam lentamente do leste para o oeste. Interessante que as constelações, que acreditamos ser grupos de estrelas vizinhas, são na verdade outra ilusão. As estrelas compondo uma determinada constelação podem estar separadas por distâncias enormes, de milhares de anos-luz. Nós, aqui da Terra, percebemos apenas a sua projeção no céu, e achamos que elas estão de fato juntas.

O efeito ocorre porque, às vezes, as estrelas mais distantes são também as mais luminosas e aparentam estar mais perto do que na realidade estão. É como se várias pessoas saíssem por um descampado à noite, levando lanternas de diferentes potências. Você fica no mesmo lugar, olhando para as lanternas. Se as lanternas mais fracas estiverem mais próximas de você, fica difícil determinar que elas estão na verdade separadas por grandes distâncias. A impressão é que elas estão mais ou menos próximas, formando um grupo de lanternas vizinhas.

As constelações são um presente dado pela perspectiva celeste que, apesar de ser tridimensional, aparenta ser bidimensional: o céu parece uma cúpula, uma redoma que nos envolve.

Se o leitor olhar para o céu noturno na mesma hora durante alguns dias (digamos às 22h), perceberá que as constelações não reaparecem no mesmo lugar, mas se deslocam um pouco com relação à linha do horizonte. Essa observação pode ser feita focando a atenção em uma constelação, como o Cruzeiro do Sul.

Essa mudança no céu se deve ao segundo movimento terrestre, em torno do Sol. A Terra demora 365 dias para completar uma órbita em torno do Sol, e uma volta completa equivale a um ângulo de 360. Portanto, a cada dia a Terra se desloca de um ângulo de 360/365 = 0,986 em sua órbita, ou um pouco menos de um grau.

Quem vive em latitudes altas como eu, longe o suficiente da linha do Equador, percebe também a radical mudança de temperatura e duração do dia que caracteriza as estações do ano. Muita gente acha que o inverno é mais frio do que o verão porque nessa época a Terra está mais longe do Sol. Mas os leitores de "Micro/Macro" sabem que não é nada disso. As estações do ano são consequência da inclinação da Terra com relação ao plano de sua órbita, o pião inclinado que mencionei acima.

Suponha que o Sistema Solar seja uma pizza: o Sol no centro e cada planeta uma azeitona com um palito enfiado no meio. O palito é para indicar a inclinação do planeta em relação ao plano da pizza. O da Terra está inclinado em 23,5 (o de Urano, em 98!). Imagine agora a azeitona girando em torno do Sol, mantendo fixa a inclinação do palito. O hemisfério Sul é aquele abaixo da linha do Equador da azeitona.

Fica claro que existirá um ponto onde o hemisfério Sul verá o Sol mais alto no céu (em torno de 21 de dezembro) e outro onde ele estará o mais baixo possível (em torno de 21 de junho). A época do ano com o Sol mais alto e, portanto, dias mais longos, é o verão, e a com o Sol mais baixo e dias mais curtos é o inverno. Caso a inclinação da Terra fosse menor, as diferenças entre as estações seriam também menores.

É importante refletirmos um pouco sobre onde estamos neste vasto Universo. A nossa visão do céu é produto dos vários movimentos da Terra, um em torno de seu eixo, o outro em torno do Sol -assim como nós e o Sol girando em torno do centro da Via Láctea, juntamente com suas outras centenas de bilhões de estrelas e planetas.

Cosmitologia

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É bom começar explicando que o título é esse mesmo, e não "Cosmetologia", como alguns poderiam imaginar. Sei que misturar ciência e mitologia deve ser feito com cuidado, e um ensaio curto não é o lugar mais indicado para tal. De todo modo, meu intuito é provocar a reflexão neste domingo dedicado ao passado. Algumas das perguntas feitas hoje por cosmólogos, aqueles físicos que estudam a origem e as propriedades do Universo, são bem mais antigas do que a própria ciência. A mais importante, a que poderia ser chamada de "mãe de todas as perguntas", é, claro, a origem de tudo: como surgiu o mundo?

Todas as culturas tentaram, de algum modo, responder a esse grande mistério. As respostas, chamadas de mitos de criação, são de uma riqueza impressionante, narrativas que tentam traduzir como o absoluto virou relativo, como o uno virou muitos. Por exemplo, para os maoris da Nova Zelândia, tudo veio do nada absoluto, sem a intervenção de uma divindade. O cosmo apareceu espontaneamente, uma flutuação surgida do vazio.

Um mito taoísta diz que no início existia o caos e que do caos surgiu a ordem, e da ordem condensou-se a terra, como uma gota d'água nascendo de uma nuvem carregada de umidade. Já a narrativa do Antigo Testamento descreve a criação como resultado da vontade divina: "Deus disse "Faça-se a luz" ".

Um estudo da cosmologia do século 20 mostra que algumas das idéias que apareceram em mitos de criação reaparecem sob o jargão científico. Não, o Big Bang não tem a ver com o Gênese: a luz descrita na Bíblia não é a explosão do evento que marcou o início da história cósmica. O Big Bang não foi uma explosão como é comum imaginar, uma bomba que explode e espalha detritos ao redor. Mais ainda, uma bomba pressupõe alguém para detoná-la, o que certamente não é o caso com modelos cosmológicos.

O ponto de encontro entre as teorias modernas e os mitos é o pressuposto de que a diversidade que observamos na natureza tem sua origem em um único princípio. No caso dos mitos, o princípio é uma realidade absoluta de onde surge tudo, seja ela Deus, os deuses, o nada ou o caos primordial. Já as teorias modernas sustentam que, no início, as quatro forças fundamentais que regem o cosmo (gravidade, eletromagnetismo e forças nucleares forte e fraca) estavam unificadas numa única, o campo unificado.

O que se sabe sobre esse campo unificado? Não muito. Einstein passou décadas tentando desvendar suas propriedades. Centenas de físicos teóricos dedicam suas carreiras atrás do mesmo objetivo.

Existem indicações experimentais de que, de fato, as forças começam a se comportar de modo semelhante em altas energias. Por exemplo, as forças eletromagnética e nuclear fraca funcionam como uma só nas energias obtidas em colisores de partículas, máquinas que aceleram partículas a velocidades próximas à da luz. Mas essas indicações estão longe de ser uma confirmação de que o campo unificado existe. Será que a física teórica também está fabricando um mito?

O vencedor do Prêmio Nobel Steven Weinberg, um dos físicos teóricos mais influentes do mundo, famoso por sua posição ultra-reducionista, publicou um livro intitulado "Sonhos de uma Teoria Final". Veja bem, sonhos. Nele, ao se referir à busca por uma teoria unificada, Weinberg escreve: "Nós temos de supor que teremos sucesso. Caso contrário, certamente falharemos".
É um ponto fundamental. A teoria do campo unificado poderá vir um dia a ser descoberta. Ou ela pode ser um Cálice do Graal, mitologia. Nesse caso, seria como uma montanha mágica, cujos contornos podemos ver na distância, encobertos por brumas. Para chegar até ela, temos de desbravar território desconhecido.

A exploração desse território é que gera a nova ciência. Isso ocorre mesmo se montanha alguma existir no final do caminho, mesmo que ela seja uma miragem. O poder de um mito não está na sua veracidade, mas na sua credibilidade. Ele sustenta a criatividade científica, alimentando a coragem de nos aventurarmos por terras inteiramente desconhecidas.