Oppenheimer e a bomba

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Assim escreveu o físico J. Robert Oppenheimer, líder do Projeto Manhattan, que projetou e construiu as primeiras bombas atômicas norte-americanas, após o primeiro teste em 1945: "Sabíamos que o mundo jamais seria o mesmo. Algumas pessoas riam, outras choravam. Mas a maioria permaneceu em silêncio. Me recordei de uma passagem das escrituras hindus, o Bagavad-Gita: Vishnu, tentando convencer o príncipe a concluir suas tarefas, assumiu sua forma com vários braços e disse: "Agora sou a Morte, destruidora de mundos". Acho que todos nós, de uma forma ou de outra, estávamos pensando a mesma coisa". Mais tarde, em 1948, Oppenheimer declarou, "os físicos conheceram o pecado". Nenhum físico encarna tão claramente a complicada relação entre ciência, ética e moral.

Oppenheimer foi escolhido para liderar o Projeto Manhattan pelo general Leslie R. Groves, que comandava a operação em nome do governo. As credenciais científicas de Oppenheimer eram impecáveis: físico brilhante, ele já havia demonstrado sua criatividade em vários projetos, incluindo um em que ele obteve os primeiros resultados sobre buracos negros. Sua capacidade de liderança também era óbvia; em sua posição como professor na Universidade da Califórnia em Berkeley e no Instituto de Tecnologia da Califórnia, Oppenheimer, treinado nos melhores centros da Europa, formou a primeira geração de físicos teóricos dos EUA. Ele era respeitado pelos melhores físicos do mundo, inclusive Einstein e Bohr. A única "sombra" em seu currículo era a sua posição política. Embora Oppenheimer negasse a acusação, alguns políticos o consideravam um comunista. Talvez até um espião da União Soviética.

O debate sobre a afiliação política de Oppenheimer continua até hoje. O que se sabe é que as acusações foram usadas na década de 50 para desligá-lo de seu cargo de diretor da Comissão Americana de Energia Atômica. Por trás das manobras estava outro físico, Edward Teller, que discordava da política de antiproliferação nuclear defendida por Oppenheimer. Não havia dúvida que os físicos que trabalharam no Projeto Manhattan o fizeram com medo de que a Alemanha produzisse uma bomba atômica durante a guerra. A possibilidade de Hitler com a bomba era assustadora. Mas, após os episódios de Hiroshima e Nagasaki, a maioria dos físicos mudou radicalmente de posição. Desenvolver outras armas nucleares, como a bomba de hidrogênio, centenas de vezes mais poderosa do que as bombas de fissão nuclear jogadas no Japão, era imoral.

Mas não para Teller, um húngaro radicalmente anticomunista. Para ele, era apenas questão de tempo até que os soviéticos desenvolvessem não só bombas de fissão como as de urânio e plutônio, mas também as de fusão. E a possibilidade de Stalin ter bombas termonucleares sob seu poder era quase tão assustadora quanto Hitler. Para Teller, o único caminho para a segurança nacional era a corrida armamentista: um país com essas armas jamais seria atacado.
Em 1952, os EUA começaram a construção da bomba H. Oppenheimer, talvez paradoxalmente, inicialmente também tomou parte. Mas logo começou a sua oposição. Teller não iria permitir isso. Em 1953, um relatório para o Congresso dizia que "muito provavelmente, Oppenheimer era um agente soviético". Não havia qualquer evidência de fato incriminadora. Um processo foi aberto, no qual vários físicos defenderam a integridade de Oppenheimer. O prêmio Nobel I. I. Rabi declarou: "Vocês têm vários tipos de bomba atômica. O que mais querem? Vocês estão escrevendo a vida de um homem". Um homem que emergiu da Segunda Guerra como herói nacional e que, em 1954, teve cassado o seu acesso à política nuclear. Teller, usando a paranóia do medo que surte grande efeito na política norte-americana até hoje, acabou vencendo. Como disse em 1995 Hans Bethe, integrante do Projeto Manhattan: "Eu peço aos cientistas de todos os países que parem de trabalhar no desenvolvimento de armas nucleares ou quaisquer armas de destruição em massa". Mas as pesquisas continuam, alimentadas pelo medo e por um senso distorcido de patriotismo. Uma vez conhecido o pecado fica difícil retornar ao caminho da virtude.

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A realidade dual

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Aristóteles, em seu cosmo centrado na Terra, dividiu a realidade física em duas partes: abaixo da Lua e da Lua para cima. Abaixo da Lua, tudo era composto de quatro elementos -terra, água, ar e fogo. Esse era o mundo das transformações e mudanças. Da Lua para cima, tudo era feito de uma quinta substância, ou essência, o éter. O éter, supôs Aristóteles, era imutável, eterno.
Essa divisão do mundo persistiu até que, na Renascença, Copérnico, Galileu e Kepler defenderam que o Sol, e não a Terra, era o centro do cosmo. A transição se completou com a teoria da gravitação universal de Newton, que mostrou que a mesma lei da gravidade operava na Terra e no céu: assim na Terra como no céu, versão científica. A unificação de Newton suplantou a dualidade aristotélica. E assim tem sido na história da física, dualismos sendo suplantados por teorias mais avançadas.

No início do século 20, um outro dualismo assaltou a física e, portanto, a explicação da realidade em que vivemos. (Leitores podem discordar de que a física explique a realidade em que vivemos. Refiro-me apenas à realidade física do mundo, do espaço e do tempo e das interações entre objetos inanimados.) Uma nova teoria, a mecânica quântica, foi proposta, quase que forçadamente, para explicar o bizarro comportamento dos átomos e das moléculas.
As regras que regem o comportamento dos objetos de dimensões atômicas são muito diferentes das que regem o comportamento que percebemos no nosso dia-a-dia. Em particular, o mundo clássico, o mundo das nossas percepções imediatas, é um mundo de certezas e de previsões concretas. Sabemos que, se uma bola cair de uma certa altura, ela vai se chocar com o chão após um intervalo de tempo.

Já o mundo quântico é um mundo de incertezas e probabilidades: não podemos afirmar ao certo qual caminho um elétron percorrerá ao viajar de um ponto a outro do espaço, apenas quais os mais prováveis.

Será que esse dualismo entre o mundo clássico e o mundo quântico irá também desaparecer com o surgimento de uma nova teoria, como desapareceu o dualismo aristotélico? E que teoria seria essa?

Aqui, as opiniões dos físicos estão divididas. Existe um grupo que afirma que a transição entre o clássico e o quântico é contínua e que a teoria quântica é realmente fundamental: o mundo clássico está contido nela, no limite em que os objetos são grandes o suficiente.

Caso isso seja verdade, todas as teorias da física devem ter uma formulação compatível com o mundo quântico, inclusive a da gravidade. Ou seja, a teoria que descreve as interações entre as pessoas e a Terra, entre a Terra e o Sol e mesmo a expansão do Universo deve ter uma formulação quântica, baseada em probabilidades.

Não vemos esse comportamento quântico da gravitação porque ele só se manifesta a distâncias muito pequenas. Cálculos indicam que essas distâncias são da ordem de milionésimos de trilionésimos de um núcleo atômico, impossíveis de observar hoje ou em futuro próximo. Céticos dizem que as propriedades quânticas da gravitação são inobserváveis. Se esse for o caso, o problema fica complicado: uma teoria física tem de ser testável para ser aceita.

O outro grupo diz que a realidade é dual: existe um mundo clássico e um mundo quântico, e eles são disjuntos. Não existe razão para tentar uni-los em uma única descrição. A atração gravitacional entre dois prótons é perfeitamente desprezível quando comparada com a repulsão elétrica entre eles. Portanto, a gravitação não tem um papel relevante no mundo do muito pequeno e deveria ser deixada de lado.

O físico Freeman Dyson é partidário dessa filosofia, conforme afirmou em artigo recente para a "New York Review of Books" (edição de 13 de maio de 2004). Essa posição, bastante pragmática, me parece incompatível com a cosmologia moderna: se o Universo está hoje em expansão, ele era muito menor no passado. Em um certo ponto, ele foi tão pequeno que todas as distâncias eram subatômicas. Como não incluir a gravidade nessa descrição do cosmo? Parece-me que esse dualismo também irá cair um dia. Qual teoria conseguirá tal feito é assunto para outro domingo.

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A realidade do invisível

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Cientista tem de ser cético; caso contrário, a ciência perderia a sua credibilidade. Imagine se qualquer um pudesse propor uma "teoria" da gravidade, dando a sua explicação ao fenômeno da atração gravitacional. Seria extremamente perigoso usar qualquer dessas teorias para, por exemplo, lançar um satélite em órbita da Terra.

O ceticismo acirrado do cientista, que irrita muita gente, é absolutamente fundamental. Nós somos treinados para duvidar, para questionar. Apenas após passar por vários testes e confirmações, incluindo a explicação quantitativa de fenômenos observados, é que uma teoria será provisoriamente aceita.

Digo "provisoriamente" porque teorias nunca estão imunes a testes futuros. Muitas vezes, uma teoria que parece fornecer uma explicação completa de certos fenômenos acaba sendo revisada no futuro. Um exemplo é a própria gravidade. Até 1916, a teoria que Isaac Newton propôs em 1687 reinava suprema. Mas Einstein mostrou que ela é, na verdade, uma aproximação de uma teoria mais completa, a teoria da relatividade geral.

Essa é a cultura da ciência. Quando um cientista vai apresentar os resultados de sua pesquisa em um seminário, ele ou ela vai preparado para receber críticas e questões. Se a idéia estiver correta, ela sobrevive. Ou, pelo menos, deveria, caso o sistema fosse perfeito. Mas não é.
Muitas vezes, idéias corretas são massacradas, mesmo que expliquem fenômenos observados. Isso porque cientistas também são gente e, como qualquer um, também têm preconceitos com relação a essa ou aquela visão de mundo.

Uma ilustração disso é a história do átomo. Os gregos Leucipo e Demócrito propuseram, em torno de 400 a.C., que tudo é feito de tijolos invisíveis e indivisíveis de matéria, os átomos. Newton foi um grande defensor da teoria atômica, tentando explicar a luz usando partículas. Mas ninguém levou a idéia muito a sério até o século 20. Por que isso?

Eis um texto de 1883 do filósofo e físico alemão Ernst Mach, famoso pelos seus estudos de fenômenos supersônicos (daí a velocidade de aviões supersônicos ser dada em Mach 1, Mach 2 etc.): "Os átomos não podem ser percebidos pelos sentidos; como todas as substâncias, eles são produto do pensamento. Mesmo que a teoria atomística seja tão eficiente na reprodução de certos fatos, o físico que abraça as leis de Newton só poderá aceitar essas teorias como provisórias, tentando obter, de modo mais natural, um substituto satisfatório".

Ou seja, segundo Mach, como átomos são invisíveis, não podem ser levados a sério. São "produto do pensamento", e a ciência tem de ser construída com objetos que possam ser detectados pelos sentidos. Na época, não havia mesmo jeito de "ver" átomos. Microscópios haviam revelado o mundo invisível dos micróbios, mas se sabia que, se existissem, átomos estariam muito além da capacidade de microscópios comuns.

Na época em que Mach escreveu seu comentário, teorias estavam sendo propostas para explicar o comportamento dos gases (como o ar) usando átomos. Por exemplo, sabia-se que, quando se aquece um gás, sua pressão aumenta proporcionalmente à temperatura. Pressão e temperatura são grandezas macroscópicas, que podem ser medidas por instrumentos.

Foi a explicação da origem da temperatura e pressão de um gás que causou polêmica: em 1845, James Waterson propôs que, se um gás fosse composto por moléculas submicroscópicas, sua temperatura seria proporcional ao quadrado da velocidade média das moléculas: calor é movimento. Quanto mais quente o gás, mais rápido suas moléculas se movem. Já a pressão é proporcional ao quadrado da velocidade média multiplicado pelo número de moléculas: mais moléculas, pressão maior. Por isso sopramos o ar em um balão para fazê-lo crescer.
Waterson foi duramente criticado por usar objetos invisíveis. Seu artigo foi rejeitado. "Não faz o menor sentido e não deve ser lido perante a Royal Society", escreveu um crítico.

Passaram-se mais de 50 anos até que o átomo fosse aceito. E isso só ocorreu após a descoberta do elétron, em 1897, e a do núcleo atômico, em 1911. Após o invisível ter ficado visível. Às vezes, "produtos do pensamento" são reais. Mas, como nem sempre isso é verdade, é melhor mesmo ser cético.

Cético, mas não cego.

Em busca de vida extraterrestre

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Os robôs da Nasa, Spirit e Opportunity, descobriram evidência que, no passado, existia água líquida em Marte. Talvez até salgada, como nos oceanos terrestres. Essa foi uma das poucas notícias boas que vieram dos EUA recentemente. A descoberta é espetacular e confirma o que já se suspeitava há muito: que água líquida não existe só na Terra.

Água é o primeiro passo para que se encontre vida. Ao menos vida como a entendemos no momento. Esse, aliás, é um dos problemas que caçadores de vida extraterrestre enfrentam: o que se conhece de vida é limitado a apenas um exemplo, o nosso. É perfeitamente possível que existam formas de vida tão exóticas que nem sejam reconhecidas como tal pela ciência atual: metabolismos completamente diferentes, comportamentos bizarros. Portanto, quando se fala na busca por vida extraterrestre, fala-se de uma busca limitada àqueles seres que podemos identificar como vivos.

Inúmeros fatores complicam as previsões de como seriam as formas de vida extraterrestre. Por exemplo, a composição química do planeta (ou lua) e de sua atmosfera, se ele tiver uma.
Respiramos oxigênio e exalamos dióxido de carbono. Marte, hoje, tem uma atmosfera rica em dióxido de carbono (95,3%). Se essa era a composição de sua atmosfera no passado, formas de vida marcianas não podiam depender de oxigênio. Elas também deveriam ser imunes à radiação ultravioleta proveniente do Sol. Aqui na Terra, somos protegidos pela camada de ozônio, que funciona como uma espécie de escudo contra os raios ultravioleta solares. Essa camada de ozônio foi sendo formada aos poucos, produto do desenvolvimento de formas de vida. Ou seja, a própria presença da vida modifica a atmosfera do planeta.

Pelo que vemos aqui na Terra, a vida é extremamente criativa. Organismos foram encontrados nas profundezas escuras dos oceanos, perto de fendas subterrâneas que expelem água fervendo e enxofre. Alguns micróbios sobrevivem em meios ricos em ácido sulfúrico, em gelo, ou em ambientes repletos de radiação.

Isso leva muitos cientistas a acreditarem na existência de alguma forma de vida fora da Terra. E, se água existir no local, essas formas de vida provavelmente serão baseadas em carbono, como é o caso aqui. A água age como um meio perfeito para facilitar reações químicas entre compostos de carbono, os componentes básicos dos organismos vivos.

Caso exista vida fora da Terra, ela será provavelmente dominada por organismos unicelulares. Na hierarquia dos seres vivos, o mais simples é o mais abundante. Os micróbios existiram sozinhos durante 85% da história da vida na Terra. A explosão de complexidade nas formas de vida terrestre ocorreu há menos de 1 bilhão de anos. Sei que micróbios extraterrestres não têm tanta graça, mas provavelmente são eles que têm a maior probabilidade de existir em outros cantos do cosmo.

Existem duas questões fundamentais, que mal podemos tocar aqui, devido ao espaço. A primeira questão é sobre a origem da vida em si, isto é, como moléculas orgânicas, ricas em carbono, se tornaram suficientemente complexas a ponto de se auto-replicar e alimentar. Ou seja, como o inanimado tornou-se animado.

A segunda questão é como essas formas de vida primitiva se tornaram cada vez mais complexas a ponto de hoje, aqui na Terra ao menos, existirem urubus, lagostas e pessoas.
A primeira pergunta é um dos grandes mistérios da ciência moderna. Vamos deixá-la de lado, ao menos hoje. A segunda questão nós entendemos melhor.

Por trás da complexificação da vida opera a seleção natural; organismos sofrem mutações em seus genes e, raramente, essas mutações são benéficas, ajudando na adaptação da espécie. A história da vida na Terra é uma história dramática, pontuada por grandes cataclismos e extinções. A variação das espécies depende da história da Terra, de colisões com enormes asteróides e cometas, de erupções vulcânicas que modificaram a atmosfera etc.

Caso a história da Terra fosse outra, a história da vida aqui também seria outra. O que será encontrado em outras partes do cosmo dependerá da história local. Mas uma coisa é certa: de micróbios a ETs inteligentes, o pulo é enorme. E pouco provável.

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Desta vez foi por pouco

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Recentemente, dois eventos astronômicos reanimaram temores apocalípticos, como os retratados nos filmes "Armageddon" e "Impacto Profundo": colisões catastróficas entre asteróides ou cometas e a Terra.

No dia 13 de janeiro, um astrônomo trabalhando para o Linear (Lincoln Near Earth Asteroid Research Program, ou Programa Lincoln de Busca por Asteróides Próximos da Terra) detectou um novo asteróide. Fez quatro imagens do objeto em momentos diferentes, numa tentativa de compor a sua órbita.

Isso tudo é rotina e faz parte do Programa Spaceguard Survey, que reúne vários observatórios dedicados à caça de asteróides com diâmetros de pelo menos um quilômetro. O objetivo é observar as suas órbitas, certificando-se de que nenhum irá colidir com a Terra.

Por que asteróides com pelo menos um quilômetro de diâmetro? Por dois motivos. Primeiro, porque, quanto maior o asteróide, mais fácil é achá-lo no espaço. A tarefa dos astrônomos não é nada fácil: é como detectar um mosquito a quilômetros de distância.

Segundo, porque asteróides com mais de um quilômetro de diâmetro podem causar sérios danos ao planeta Terra, inclusive ameaçando a sobrevivência de grande parte da humanidade. É bom lembrar que foi um asteróide que precipitou a extinção dos dinossauros há 65 milhões de anos. (Rumores recentes questionando essa conclusão são extremamente duvidosos.)

Existem mais de 1.100 asteróides dessas dimensões circulando pelo Sistema Solar. Metade deles já foi catalogada, e nenhum até o momento apresenta perigo de colisão com a Terra. A outra metade, graças ao trabalho do Spaceguard, deverá ser catalogada até 2008.

O astrônomo Tim Spahr, do Linear, enviou seus dados para um portal especializado e foi jantar. Passada uma hora, o astrônomo amador europeu Reiner Stoss viu os dados de Spahr e concluiu que o asteróide, então chamado de AL00667, estaria seis vezes mais próximo da Terra em um dia.

Stoss enviou mensagem para um grupo de caçadores de asteróides. As observações indicavam que o asteróide era pequeno, com 30 m de diâmetro. Objetos desse tamanho podem explodir ainda na atmosfera, tendo pouco efeito sobre a superfície. Mas, se a explosão ocorrer em baixa altitude e sobre área habitada, eles podem causar grandes danos e perda de vida. Em 1908, um explodiu sobre a Sibéria, devastando dezenas de quilômetros quadrados de floresta.

A essa altura, outro astrônomo, Alan Harris do Instituto de Ciências Espaciais em Boulder, no Colorado (EUA), checou os dados da órbita. Concluiu que, caso estivesse correta, o asteróide iria se chocar com a Terra em um dia. Nervoso, Harris ligou para o chefe do programa de detecção de asteróides da Nasa (agência espacial dos EUA), Don Yeomans.

Em conjunto com outros astrônomos, Yeomans concluiu que o asteróide tinha 25% de chance de colidir com a Terra. Jamais astrônomos haviam chegado a esse tipo de margem de risco. E certamente não com apenas um dia de aviso prévio.
Um certo pânico se espalhou entre os astrônomos. Eram necessárias mais observações para confirmar se o risco era mesmo tão alto. Para piorar a situação, os céus se cobriram de nuvens, as grandes inimigas dos astrônomos.

Finalmente, na madrugada do dia 14, astrônomos buscaram pelo asteróide no local onde ele deveria estar, caso fosse mesmo se chocar com a Terra. Não estava. Ainda bem, pois observações posteriores mostraram que o asteróide é muito maior, com 500 m de diâmetro. O susto foi tão grande que a Nasa preparou um plano de comunicação para o caso de um asteróide entrar em rota de colisão com a Terra.

No dia 18 de março, outro asteróide passou perto. Aliás, mais perto do que qualquer outro já observado. Com 30 m de diâmetro, passou a apenas 43 mil quilômetros de distância, ou 3,4 diâmetros terrestres. Aqui, a novidade não foi que o asteróide tenha passado assim tão perto -estima-se que isso ocorra uma vez a cada um ou dois anos-, mas que tenha sido detectado, o que é um bom sinal.

O Sistema Solar é cheio de detritos, materiais que não se juntaram a planetas ou luas em sua formação. As colisões com a Terra são raras, mas ocorrem. Esses dois episódios provam que não ter um plano de defesa é, no mínimo, arriscado.

O futuro da corrida espacial

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Telescópio Espacial Hubble, instrumento científico mais popular das últimas décadas, está com seus dias contados. Como qualquer máquina, o telescópio orbital precisa de manutenção. Suas baterias solares e seus giroscópios -aparelhos que estabilizam a posição orbital e que são usados para seu redirecionamento- perdem a eficiência com o tempo. Até agora, a manutenção do Hubble vinha sendo feita por astronautas levados ao satélite pelos ônibus espaciais da agência espacial americana.

Conforme escreveu o físico Steven Weinberg na "New York Review of Books" (8 de abril de 2004), o Hubble deu à Nasa a melhor justificativa para o uso de vôos espaciais tripulados por humanos. Mas, como ele e muitos outros afirmam, essas missões de manutenção poderiam ter sido efetuadas por robôs. Pôr humanos no espaço é arriscado -vide os acidentes dos ônibus espaciais Challenger e Columbia- e muito mais caro. Tão mais caro que os custos ameaçam o futuro da exploração do espaço.

Recentemente, o presidente George Bush anunciou o seu plano de exploração espacial: construir uma base lunar até 2020 e de lá viajar até Marte.

O custo de tal empreitada foi estimado de forma conservadora em torno de 600 bilhões de dólares. Como, em geral, essas estimativas são sempre muito otimistas, o custo pode chegar a 1 trilhão de dólares. E de onde vem esse dinheiro? Principalmente da Nasa. O problema é que seu orçamento está sendo aumentado em apenas 5% ao ano. Conclusão: caso esse plano vá adiante, vários outros projetos da Nasa vão pagar a conta. Uma das primeiras vítimas deve ser o Hubble.
Dois dias após o anúncio do plano de Bush, a Nasa cancelou a missão de manutenção projetada para 2006. Sem ela, o telescópio espacial irá operar no máximo até 2009, quando outra missão (com custo de cerca de 300 milhões de dólares, caso seja tripulada) irá depositá-lo no fundo do oceano.

A possível morte do Hubble gerou um maremoto de protestos. Milhares de mensagens vêm sendo enviadas para o portal do telescópio, para a Nasa, para políticos. Alguém sugeriu privatizar o telescópio, vendê-lo para a Coca-Cola ou a Pepsi: a empresa pagaria pela manutenção do telescópio e, em troca, suas fotos trariam um pequeno logotipo de uma das bebidas no canto.

Outros disseram que, se o problema é que as missões com os ônibus espaciais são muito arriscadas, eles mesmos iriam em lugar dos astronautas. Ou, se o problema é dinheiro, que a Nasa peça doações para o público.

Nada disso estaria ocorrendo se a ênfase da corrida espacial fosse em explorar o espaço, e não em explorar o espaço com humanos. Inúmeras missões, incluindo o Hubble, mas também os robôs agora em Marte, os satélites que vêm mapeando as propriedades do Universo em microondas, raios X, raios gama, ultravioleta etc., foram todas robotizadas. Seus custos são incomparavelmente menores do que missões tripuladas. E os riscos, claro, não envolvem vidas humanas.

Do ponto de vista científico, missões tripuladas são praticamente inúteis. Por exemplo, tudo que os astronautas fizeram na Lua com as missões Apollo poderia ter sido feito com robôs. Claro, o romance não teria sido o mesmo, e eu mesmo sou defensor da exploração do espaço por humanos. Mas não agora e não unilateralmente, como querem fazer os EUA. Talvez essa unilateralidade seja a grande culpada. A corrida espacial é vista como símbolo de hegemonia tecnológica e, portanto, explorada politicamente.

E a retórica do "homem desbravador de fronteiras" ajuda a convencer o público de que explorar o espaço é importante, garantindo assim os enormes contratos para empresas de tecnologia aeroespacial. Dividir a exploração espacial com o mundo significa sacrificar essa hegemonia, perder o apoio da opinião pública e a conseqüente alocação de fundos federais para empresas privadas.

O que fazer? Parece-me que existem dois caminhos. Um é continuar a robotização da exploração espacial, que pode ser feita com fundos que já existem. O Hubble, mesmo sendo um robô, cativou o mundo. Outro seria globalizar a exploração humana do espaço. Afinal, a "última fronteira" é de todos, inclusive nossa. Mas isso significa despolitizar o espaço, o que pode ser mais romântico do que pôr um homem em Marte.

Mais um planeta?

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

No dia 16 de março, um time de astrônomos liderados por Michael E. Brown, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, anunciou a descoberta de um novo membro do Sistema Solar, o "pequeno planeta 2003 VB12, cujo nome popular é Sedna". Sedna é uma deusa dos esquimós que vive em uma caverna gelada no fundo do oceano Ártico.

A descoberta iniciou um acirrado debate entre os astrônomos. Sedna é o décimo planeta, ou apenas um grande asteróide? A resposta depende de como se define planeta. E essa definição não é nada trivial. Dependendo do que for decidido pela União Astronômica Mundial, e isso pode demorar mais de uma década, mesmo Plutão pode perder o seu status de planeta. (Pouco provável.)

Pode-se dizer que planeta é um corpo esférico que gira em torno do Sol em órbitas aproximadamente circulares. Todos os nove planetas são aproximadamente esféricos. Sedna também é, o que pode ajudar em seus status de planeta. Mas alguns grandes asteróides também são esféricos e não são considerados planetas. São necessários outros critérios.

"Órbitas aproximadamente circulares" porque órbitas não são circulares, mas elípticas. O alongamento de uma elipse, sua distorção em relação a um círculo perfeito, é chamado de excentricidade. Portanto, um círculo tem excentricidade nula, enquanto órbitas de cometas podem ter excentricidades muito grandes, refletindo suas órbitas alongadas em torno do Sol.
Em termos de excentricidade, Mercúrio e Plutão são já bem diferentes dos outros planetas. Há quem diga que ambos têm excentricidades muito grandes para serem considerados planetas. A excentricidade de Plutão é quase 28 vezes maior que a de seu vizinho Netuno.

Outro problema é a inclinação com relação ao plano eclíptico. Esse plano vem do fato de o Sistema Solar estar arranjado feito uma pizza: os planetas giram em torno do Sol em um plano achatado. Novamente, Mercúrio e Plutão são os rebeldes: Mercúrio está a 7 de inclinação em relação ao plano, enquanto Plutão está a 17,2. Alguns acham que isso deveria expulsar Plutão do time dos planetas.

Sedna é ainda mais controverso. Sua distância da Terra é hoje de mais de 13 bilhões de quilômetros, três vezes maior do que a de Plutão. Astrônomos estimam que Sedna tenha 3/4 do tamanho de Plutão. Considerando que o raio de Plutão é 18% do raio da Terra, Sedna é bem pequeno. Ainda assim, é o maior integrante do Sistema Solar após Plutão, o que ajuda em seu status de planeta.

Sua órbita é incrivelmente excêntrica: em seu ponto de maior proximidade do Sol, Sedna está 76 vezes mais distante do que a Terra. Plutão está 30 vezes. Em seu ponto de maior distância do Sol, está 880 vezes mais distante do que a Terra. Plutão está 49,3 vezes. Ou seja, julgando pela sua excentricidade, Sedna tem mais cara de cometa do que de planeta. Ele demora 10.500 anos para completar uma órbita em torno do Sol. Plutão demora 248.

Cometa ele não é. Sua superfície, ao contrário da dos cometas, não está coberta por materiais gelados típicos de cometas, como amônia, hidrogênio, água e metano. Aliás, sua superfície é quase tão vermelha quanto a de Marte, algo bem misterioso. Astrônomos ainda não conseguiram analisar sua composição química para determinar de onde vem essa cor vermelha.
Outro problema é como Sedna foi parar em sua estranha órbita, tão longe do Sol quando comparada com a de outros planetas, mas tão perto quando comparada com a de cometas de órbita alongada. Isso porque cometas são provenientes de duas regiões do Sistema Solar, espécies de berçários de cometas. Uma, o cinturão de Kuiper, fica um pouco além da órbita de Netuno. Outra, a nuvem de Oort, fica bem mais longe, o berçário dos cometas de órbita alongada, a mais de 10 mil vezes a distância entre Sol e Terra.

Sedna fica no meio. Uma hipótese é que ele tenha sido posto nessa órbita por uma estrela vizinha ao Sol, durante a formação do Sistema Solar. Qualquer que seja a explicação ou o status final de Sedna, fica a lição: quem acha que ciência tira o mistério da natureza, veja como, ao contrário, é ela que nos apresenta sempre novas questões e desafios que ampliam a compreensão do Universo em que vivemos.

As grandes muralhas cósmicas

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

No final dos anos 70, avanços na tecnologia de telescópios e processamento de dados permitiram que astrônomos fizessem com o Universo o que exploradores dos séculos 15 e 16 fizeram com a Terra: criar mapas para explorar terras longínquas. Claro, no caso do Universo, a exploração tem de ser feita indiretamente, pelo menos até que sejam inventadas caravelas cósmicas.
Se isso é uma desvantagem em relação a Cabral e seus amigos, temos também uma grande vantagem: ao contrário de pontos distantes na superfície da Terra, os pontos distantes do Universo, as galáxias, emitem luz que chega até nossos telescópios. Portanto, podemos explorá-las sem ter de ir a elas: elas vêm a nós.

Os mapas do Universo, ou mapas da estrutura de larga escala, são construídos medindo a posição de milhares de galáxias, situadas a distâncias que chegam a bilhões de anos-luz. Ou seja, a luz que chega aos nossos telescópios hoje saiu dessas galáxias antes da origem da Terra, há cerca de 4,5 bilhões de anos.

O mapeamento tridimensional do Universo começou para valer com o projeto liderado pelos astrônomos americanos Margaret J. Geller e John P. Huchra e pela francesa Valérie de Lapparent, do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (CfA). Em 1986, eles publicaram um mapa contendo a posição de 1.100 galáxias, parte de um levantamento que obteve a posição de 18 mil galáxias. Para visualizar o mapa, imagine as galáxias como pontos de luz, espalhados em torno da Terra em todas as direções.

Na verdade, mapas de galáxias são limitados a pequenas "fatias do céu", já que obter a posição de galáxias em todas as direções tomaria um tempo absurdo, especialmente em 1986. Os resultados do grupo do CfA foram surpreendentes. Ao contrário da expectativa geral, a de que galáxias estariam distribuídas aleatoriamente pelo espaço, o mapa mostrou que elas se agrupam em estruturas complexas, em torno de bolhas (chamados vazios cósmicos) e filamentos, alguns deles com centenas de milhões de anos-luz de extensão. Essas estruturas ficaram conhecidas como "muralhas cósmicas".

A maior delas, a "Grande Muralha", chegava a ter 700 milhões de anos-luz de extensão. Ela atravessava o mapa de ponta a ponta.

Isso criou um grande problema. O princípio mais fundamental da cosmologia, conhecido como Princípio Cosmológico, afirma que, em média, o Universo é o mesmo em qualquer lugar ou em qualquer direção. Claro, existem agrupamentos locais onde um número maior de galáxias e seus aglomerados são encontrados. Mas, a grandes distâncias, o Universo tem de ter a mesma cara. Feito um campo de futebol. Perto da grama, dá para ver buracos ou locais onde a grama está mais longa. Mas, de uma distância de cem metros, em média a grama parece ser toda igual, homogênea.

Uma muralha com extensão de 700 milhões de anos-luz parece contradizer o Princípio Cosmológico, como se o gramado fosse atravessado de ponta a ponta por um buraco de um metro de largura. Será que os fundamentos da cosmologia têm de ser revisados? Apenas mapas maiores poderiam resolver a questão.

Entre 1988 e 1994, um mapa contendo 26.418 galáxias foi produzido por Stephen Shectman, do Instituto Carnegie em Washington. Usando o telescópio de 2,5 metros do Observatório de Las Campañas, no Chile, Shectman pôde explorar distâncias bem maiores do que o time do CfA. Resultado: a Grande Muralha parecia ser a maior estrutura existente. Ou seja, o Universo aparentava ser homogêneo em escalas maiores do que centenas de milhões de anos-luz, e o Princípio Cosmológico permanecia válido. Mas o mapa ainda não era grande o suficiente para ser conclusivo. E se existissem estruturas com bilhões de anos-luz?

Dois grande projetos resolveram a questão. Fibras ópticas e computadores obtêm automaticamente a posição de centenas de galáxias por noite. Um grupo da Austrália e do Reino Unido mapeou 221.414 galáxias em 5 anos. Outro, o Levantamento Celeste Digital Sloan, mapeará 1 milhão de galáxias e já está na metade. Os mapas obtidos contêm muralhas com até 1 bilhão de anos-luz de extensão. Mas o Universo visível tem 14 bilhões de anos-luz. O campo é meio esburacado, mas ainda dá para jogar.

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.