O tamanho do Universo

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Pai, qual é o tamanho do Universo?", pergunta o garoto de nove anos ao seu pai. "Ah, sei lá filho, muito, muito grande", responde o pai, meio irritado, mais interessado em ler o jornal do que em conversar com o filho. "Mas, pai, se o Universo tem tudo dentro dele, como que ele pode ser só muito grande? O que está do outro lado?", insiste o garoto. O pai joga a toalha, "Olha filho, o Universo é infinito, OK? Não tem nada do lado de fora!" "E como você sabe disso?", continua o filho. "Você ou alguém já foi até o fim do Universo?"

Pois é, as crianças às vezes fazem mesmo essas perguntas, para a aflição dos adultos. Infelizmente, muitos se esquecem de que, quando eram crianças, também tinham essas dúvidas. Após anos de educação, a curiosidade por essas grandes questões vai murchando e as perguntas vão ficando cada vez mais raras. O escritor tcheco Milan Kundera, em seu livro "A Insustentável Leveza do Ser", proclama que as perguntas mais fundamentais são justamente aquelas feitas pelas crianças. Muitas vezes elas são perguntas sem resposta, que forçam as pessoas a expandirem os seus horizontes culturais e a sua criatividade na tentativa de respondê-las. De certa forma, o cientista mantém viva essa curiosidade, debatendo-se com as mesmas dúvidas que o afligiam quando criança. Essa visão pode parece meio romantizada, mas não é; sem essa curiosidade constante, sem a constante indagação, a ciência simplesmente não evolui. A pergunta é mais fundamental do que a resposta.

O que não significa que as respostas não sejam importantes. Voltando à questão do tamanho do Universo, livros inteiros podem ser escritos sintetizando as várias respostas que foram dadas a essa única pergunta através dos tempos. A preocupação com o tamanho do cosmo é tão antiga quanto a história da humanidade. Não podendo resumir essa fascinante história aqui, basta lembrar que apenas no final da Renascença o cosmo passou de fechado a infinito. O inglês Isaac Newton, que propôs a lei universal da gravitação, ponderou que o Universo deveria ser infinito em todas as direções; caso contrário, a atração gravitacional entre os corpos celestes faria com que eles se embolassem todos no centro, em vez de serem distribuídos através do espaço, conforme é observado.

Após Newton, a grande revolução na concepção das dimensões cósmicas veio com a descoberta da expansão do Universo, em 1929, pelo astrônomo americano Edwin Hubble. Anos antes, Einstein havia proposto um universo finito, com a geometria semelhante à da superfície de uma esfera, mas em três dimensões. (A superfície de uma esfera, por exemplo, uma bola, tem duas dimensões. Infelizmente, não dá para visualizar a superfície de uma esfera em três dimensões, daí o exemplo em duas dimensões.) O Universo de Einstein não só era finito como também estático, ou seja, o mesmo por toda a eternidade. Em 1931, após visitar Hubble, Einstein concedeu que a expansão do Universo era mesmo fato consumado. (Interessante que para Hubble a conclusão não fosse assim tão simples.)

Por incrível que pareça, hoje sabemos qual a geometria do Universo: ela é plana como a superfície de uma mesa, mas estendendo-se ao infinito em três dimensões. (Novamente, a superfície de uma mesa tem duas dimensões.) Será que finalmente respondemos à antiga pergunta? Ainda não. Dado que a velocidade da luz é a maior que existe, e é a velocidade com que a informação que coletamos sobre o Universo se propaga, o que observamos do Universo é apenas uma parte dele. Como o Universo existe há 14 bilhões de anos, estamos limitados a observações dentro de uma esfera com raio de 14 bilhões de anos-luz. Essa parte do Universo, a nossa vizinhança cósmica, sabemos que é plana. Mas nada podemos afirmar sobre o que existe "lá fora". Portanto, a menos que possamos de alguma forma ultrapassar a velocidade da luz -algo improvável no momento- essa vai continuar sendo uma daquelas perguntas sem uma resposta final. Mas cheia de respostas intermediárias, todas fascinantes.

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Psicologia e evolução

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

A psicologia anda em guerra. Não a mais tradicional, baseada em Freud, Jung ou Lacan, mas a psicologia evolucionista, que tenta aplicar idéias da teoria da evolução de Darwin (e adaptações posteriores) para explicar certas facetas do comportamento humano e mesmo do desenvolvimento do cérebro. Os revolucionários, aqui, são os psicólogos que questionam o conceito básico da psicologia evolucionista, o de que muitos comportamentos observados em grupos e em indivíduos podem ser entendidos como resultado de uma guerra permanente entre os genes, que tentam preservar a sua existência a todo custo.

Por exemplo, alguns psicólogos evolucionistas afirmam que as fêmeas tendem a procurar relações monogâmicas com os machos mais poderosos do grupo de modo a proteger a sua prole. Segundo eles, esse comportamento não é simplesmente consequência de um instinto materno, o amor puro e descompromissado da mãe. Na verdade, a atitude das fêmeas não é particularmente devota à sua prole, mas aos próprios genes, que estão preservados nela. Portanto, em última instância, quem está determinando o comportamento das fêmeas não é o amor materno, e sim o DNA, cuja missão principal é se preservar a qualquer custo. É ele quem manda. Não é a toa que Richard Dawkins, um biólogo de renome que escreve livros de divulgação científica sobre a teoria da evolução, deu o título de "O Gene Egoísta" a um de seus livros.

Os críticos dizem que os psicólogos evolucionistas estão levando o poder dos genes muito ao extremo. Segundo eles, vários fatores culturais e, de modo geral, exógenos também afetam o comportamento dos indivíduos. O interessante é que isso pode ocorrer na esfera genética. Pequenas modificações nos genes que controlam o desenvolvimento embrionário podem levar a profundas mudanças em uma espécie ou a diferenciações entre espécies. Essas modificações podem decorrer da interação entre genes, células, organismos e habitat.

A idéia é que muitas das combinações genéticas que determinam comportamentos permanecem em estado de hibernação, ou seja, elas não são estimuladas durante o desenvolvimento do indivíduo. No entanto, mudanças no ambiente cultural ou natural em que fetos ou bebês se desenvolvem podem despertar algumas combinações genéticas desse estado de hibernação. Por sua vez, essas novas combinações podem influenciar o comportamento do indivíduo, segundo afirma o psicólogo americano Gilbert Gottlieb, da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill.

Já se sabia que fatores exógenos afetavam o comportamento das pessoas. A novidade é que muitos desses comportamentos existem em uma espécie de adega genética: tal como vinhos, selecionados de acordo com a ocasião, os genes que ditam esse ou aquele comportamento são estimulados seletivamente, de acordo com fatores exógenos.

Em uma experiência, camundongos separados de suas mães diariamente por alguns minutos demonstram, quando adultos, uma maior curiosidade na exploração de ambientes novos e, também, maior capacidade no aprendizado de novas tarefas. A explicação oferecida é que esses camundongos recebem mais atenção de suas mães quando retornam aos seus cuidados. Com isso, eles desenvolvem certos aparatos fisiológicos para controlar o estresse, como, por exemplo, aquele gerado durante a exploração de novos ambientes. Ou seja, o maior carinho das mães cria não só mais confiança nos camundongos como, também, uma maior capacidade intelectual. Isso pode parecer óbvio, mas não é. Nem sempre o filho predileto é aquele de maior capacidade intelectual na família. Parece-me que a inveja também pode ser usada como uma motivadora intelectual.

O problema maior aqui, como mostra o exemplo dos camundongos, é a falta de testes conclusivos. O mesmo experimento pode ser interpretado de modos diferentes, contribuindo para a confusão. Os genes podem ser egoístas, mas não são os únicos responsáveis pela complexidade do comportamento humano.

Partículas ou cordas?

Marcelo Gleiser
especial para a Folha
A física das partículas, a parte da física que se dedica ao estudo desses tijolos fundamentais da matéria, é a herdeira histórica do atomismo grego, que data de cerca de 400 a.C. Segundo os atomistas, a matéria é composta por entidades indivisíveis e indestrutíveis, os átomos.
Todas as formas materiais na natureza podem ser descritas como combinações de átomos em posições diferentes, como num jogo Lego. O que entendemos hoje da estrutura fundamental da matéria é muito diferente dos átomos dos gregos. Átomos modernos não são indivisíveis, mas formados de prótons e nêutrons em seus núcleos, circundados por elétrons.

Mais ainda, essas partículas não são indestrutíveis, mas capazes de várias transformações e interações entre si. Demócrito jamais imaginaria que uma partícula de matéria pudesse se chocar com uma de antimatéria, ambas desintegrando-se em radiação eletromagnética, a conversão entre matéria e "energia" descrita pela famosa equação E=mc2. Mas o espírito das duas é o mesmo, a busca pelas entidades fundamentais da matéria, pelo que existe de mais íntimo por trás da realidade material que nos cerca.

Durante o século 20, grandes avanços teóricos e experimentais levaram a uma compreensão dessa realidade material a distâncias extremamente pequenas. Por exemplo, usando aceleradores de partículas extremamente sofisticados, hoje é possível investigar o que ocorre dentro de um próton, a um milésimo de trilionésimo de centímetro (10-15 cm).

Esse mundo é muito diferente do que vemos à nossa volta; as regras mudam, a física muda. Esse é o mundo do quantum, onde é impossível medir com precisão arbitrária a posição e a velocidade de uma partícula, ou mesmo a sua energia. A essas distâncias tudo flutua, nada pára quieto, como se a realidade material se transformasse em uma sopa em constante ebulição.
O que ferve é a energia do espaço vazio, cujo valor nunca chega a ser exatamente zero. Essas flutuações de energia levam, através da interconversão de energia em matéria descrita acima, à criação e destruição de partículas e antipartículas, como bolhas aparecendo e desaparecendo constantemente em um caldeirão de sopa. Essas são as chamadas partículas virtuais, de existência efêmera, as flutuações do vácuo quântico, literalmente da energia do espaço vazio, do nada.

Essa visão do nada quântico traz consigo um sério problema. Se tentarmos calcular a energia do espaço vazio, obteremos um resultado infinito. Ou seja, segundo a física quântica, o nada armazena uma quantidade infinita de energia. Como nós ainda estamos aqui, algo deve estar errado com essa descrição do nada.

Nos anos 70, foi proposto que as entidades fundamentais da matéria não são partículas pontuais, mas cordas, entidades unidimensionais tais como cordas de violão vistas a grande distância. Essas cordas não têm nada a ver com as usadas em instrumentos musicais, sendo tubos alongados de energia vibrando freneticamente, de dimensões muito, muito menores do que o interior do próton. Portanto, elas não são visíveis nem mesmo nos aceleradores de partículas mais poderosos que existem ou venham a existir. Para comprovar a sua existência serão necessárias provas indiretas, que vêm sendo avidamente procuradas por pesquisadores do mundo inteiro- por enquanto, sem sucesso.

Mesmo que ainda não observada, a idéia de que as entidades fundamentais da matéria sejam cordas tem muitos defensores. Uma das vantagens é justamente o problema da energia infinita do espaço vazio. Usando cordas ao invés de partículas, essas energias se tornam bem mais tratáveis. Especialmente quando uma nova simetria é invocada, a supersimetria, em que partículas de matéria e partículas que transmitem forças entre elas podem ser relacionadas entre si.

As "supercordas" não só amortizam a energia do nada como também prevêem que as quatro forças fundamentais da natureza, quando vistas a distâncias minúsculas, são uma só. Caso a teoria de supercordas esteja correta, não só a matéria como todas as forças vêm delas.

Gravitação e quanta, um casamento complicado

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Durante as três primeiras décadas do século 20, a física e, consequentemente, a visão de mundo moderna passaram por uma profunda revisão. Duas novas teorias, a teoria da relatividade e a teoria quântica, reformularam a concepção da estrutura do espaço e do tempo, assim como a do mundo dos átomos e das partículas subatômicas. Enquanto a teoria da relatividade geral, elaborada por Albert Einstein, mostrou que a atração gravitacional entre dois (ou mais) corpos pode ser interpretada como devida à curvatura do espaço em torno dos corpos, a teoria quântica mostrou que, no mundo dos átomos, processos físicos como a troca de energia entre átomos e radiação ocorrem descontinuamente.

Ambas as teorias causaram uma ruptura com a chamada visão de mundo clássica, segundo a qual a atração gravitacional era interpretada como uma força agindo à distância entre corpos maciços, e os processos do mundo atômico não eram particularmente distintos dos processos ocorrendo à nossa volta. A física passou a revelar um mundo onde a intuição simplesmente não funciona.

Com o desenvolvimento da tecnologia dedicada ao estudo dos átomos e das partículas subatômicas, como o elétron e o próton, ficou claro que a física do mundo submicroscópico é regida por três forças fundamentais: o eletromagnetismo, que trata da atração e da repulsão das cargas elétricas e da sua relação íntima com o magnetismo, e as forças nucleares forte e fraca que, como já diz o nome, atuam apenas dentro do núcleo atômico, ou seja, a distâncias menores do que um trilionésimo de centímetro. Claramente, nós não temos nenhuma percepção direta das duas forças nucleares. Das quatro forças fundamentais, nós temos familiaridade apenas com as duas de longo alcance, a gravidade e o eletromagnetismo.

Uma das características mais fundamentais da teoria quântica é que quantidades físicas como a energia ou o momento de uma partícula (que depende de sua velocidade) flutuam. Não é possível afirmar com absoluta precisão que "a energia desse elétron é tal e o seu momento é tal", como seria possível em física clássica. (Excluindo-se os inevitáveis erros que ocorrem sempre que fazemos alguma medida. Por exemplo, ao medirmos uma distância com uma régua, não temos precisão maior do que a metade da menor subdivisão da régua.)

Portanto, no mundo do muito pequeno nada pára, tudo está sempre em movimento, numa constante agitação quântica. Por exemplo, imagine que um elétron seja uma bola bem pequenina e que ele tenha sido posto em uma cuia côncava. Dentro da visão clássica, o elétron iria eventualmente parar no fundo da cuia, com energia zero. Segundo a física quântica, o elétron irá se aproximar do fundo da cuia e, em média, sua posição será a mesma da física clássica, mas ele continuará a flutuar permanentemente em torno do fundo da cuia.

A física quântica, mesmo que bem exótica, é extremamente bem-sucedida: muito de nossa tecnologia moderna, incluindo lasers, medicina nuclear e todos os produtos da tecnologia digital, são consequência dessas flutuações de elétrons e outras partículas. Esse sucesso e a descoberta das duas forças nucleares acabaram por criar um desequilíbrio na física: existem quatro forças, três delas atuando no mundo subatômico, e uma delas, a gravitacional, sendo praticamente desprezível no mundo do muito pequeno, mas absolutamente fundamental nas escalas macroscópicas, de bactérias e planetas até galáxias e o Universo.

Esse desequilíbrio cria um verdadeiro dilema: segundo a cosmologia moderna, o Universo está em expansão. Se voltarmos à sua infância, há 14 bilhões de anos, o próprio Universo era muito pequeno, de dimensões comparáveis às partículas subatômicas. Nesse caso, suas propriedades deveriam ser descritas pelas regras da teoria quântica. O problema é que a gravidade, segundo a descrição da relatividade geral, não se adapta facilmente à essas regras. O casamento entre as duas teorias é um dos grandes desafios da física moderna. E ainda não foi consumado.

As âncoras cósmicas

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Existe uma belíssima hierarquia no Universo, de padrões que se repetem a distâncias variando de um planeta e sua lua até aglomerados contendo milhares de galáxias. São objetos girando em torno de outros, os de menor massa em torno dos de maior, em uma coreografia controlada pela gravidade: a Lua gira em torno da Terra, assim como outras luas em torno de outros planetas. Os planetas giram em torno do Sol, e o Sol em torno do centro da Via Láctea, juntamente com bilhões de outras estrelas. E a Via Láctea gira em torno de aproximadamente 20 outras galáxias, pertencentes ao "grupo local".

Mais precisamente, objetos giram em torno do chamado centro de massa do sistema. Por exemplo, se você sentar com uma pessoa do seu mesmo peso em uma gangorra, o centro de massa será exatamente no meio da gangorra. Se a pessoa for bem mais pesada, o centro de massa será mais próximo dela. No caso do Sistema Solar, como o Sol é bem mais maciço do que todos os planetas, o centro de massa está próximo do seu centro, mas não exatamente nele. O centro de massa é a âncora gravitacional do sistema, o ponto em torno do qual tudo gira.
Se o Sol, a âncora gravitacional do sistema solar, gira em torno do centro da galáxia, então o centro de massa da galáxia, a sua âncora, deve estar bem próximo de seu centro. Até pouco tempo atrás, não se sabia o que se escondia por lá: telescópios terrestres não eram capazes de enxergar através da confusão de estrelas e gás incandescente que existem na região central da Via Láctea ou de qualquer outra galáxia. A solução foi utilizar uma combinação de telescópios que vêem não a luz visível, mas outros tipos de radiação eletromagnética, as ondas de rádio e a radiação infravermelha.

Após anos de estudos detalhados, astrônomos descobriram algo de surpreendente: no coração da Via Láctea reside um gigantesco buraco negro, com uma massa equivalente à de milhões de sóis. Essa conclusão baseia-se em vários argumentos: primeiro, nuvens de gás girando em torno do centro galáctico têm uma forma toroidal (como uma rosca), emitindo quantidades enormes de radiação. Segundo, bilhões de estrelas também giram em torno dessa região, a altíssimas velocidades.Terceiro, a região central, a âncora gravitacional dessa atividade toda, é extremamente pequena. Apenas buracos negros podem causar tanto alvoroço em tão pouco espaço.

Essa descoberta não se limita à Via Láctea: todas as outras galáxias, desde as de forma espiral (o caso desta galáxia) até as elípticas, contêm um buraco negro em seu centro. O interessante é que, em todas as galáxias estudadas até agora, o buraco negro central tem em torno de 0,5% (1/ 200) da massa total da galáxia. Resultados como esse não são uma coincidência: eles expressam algo de universal na formação e no crescimento das galáxias, uma relação entre a âncora gravitacional e a sua corte de estrelas e gás.

Aqui reaparece a hierarquia dos padrões cósmicos: o Sistema Solar nasceu devido ao colapso de uma gigantesca nuvem de gás, rica em hidrogênio, há aproximadamente 5 bilhões de anos. A própria gravidade da nuvem, aliada à sua rotação, fez com que ela assumisse a forma de uma pizza durante o seu colapso, com a maioria da massa concentrada em seu centro. Essa massa central gerou o Sol, enquanto que aglomerados menores girando à sua volta produziram os planetas. (Esse processo é explicado em meu livro "O Fim da Terra e do Céu".) Ao menos aproximadamente, a nossa galáxia repetiu esse mesmo processo de formação, 7 bilhões de anos antes do Sol. Mas a concentração de massa em seu centro era tão gigantesca que ela não pôde suportar o próprio peso e entrou em colapso, terminado com um buraco negro.

Recentemente, um outro ramo dessa hierarquia cósmica foi descoberto. Aglomerados globulares contêm milhões de estrelas, entre elas as mais velhas do Universo, com 12 bilhões de anos. O Telescópio Espacial Hubble detectou buracos negros no centro de dois aglomerados, cada um contendo também 0,5% da massa de seu aglomerado, a mesma proporção das galáxias. Resta desvendar a função das âncoras cósmicas no processo de formação de galáxias, sejam elas pequenas ou grandes.

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O debate sobre astrologia e ciência

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

O recente interesse na regulamentação da astrologia como profissão oferece a oportunidade de refletir sobre questões que vão desde as raízes históricas da ciência até a percepção, infelizmente muito popular, de seu dogmatismo. Preocupa-me, e imagino que a muitos dos colegas cientistas, a rotulação do cientista como um sujeito inflexível, bitolado, que só sabe pensar dentro dos preceitos da ciência. Ela vem justamente do desconhecimento sobre como funciona a ciência. Talvez esteja aqui a raiz de tanta confusão e desentendimento.

Longe dos cientistas achar que a ciência é o único modo de conhecer o mundo e as pessoas, ou que a ciência está sempre certa. Muito ao contrário, seria absurdo não dar lugar às artes, aos mitos e às religiões como instrumentos complementares de conhecimento, expressões de como o mundo é visto por pessoas e culturas muito diversas entre si.

Um mundo sem esse tipo de conhecimento não-científico seria um mundo menor e, na minha opinião, insuportável. O que existe é uma distinção entre as várias formas de conhecimento, distinção baseada no método pertinente a cada uma delas. A confusão começa quando uma tenta entrar no território da outra, e os métodos passam a ser usados fora de seus contextos.
Portanto, é (ou deveria ser) inútil criticar a astrologia por ela não ser ciência, pois ela não é. Ela é uma outra forma de conhecimento. Na coluna de 28 de julho, tentei tornar esse ponto claro.
Essa caracterização da astrologia como não-ciência não é devida ao dogmatismo dos cientistas. É importante lembrar que, para a ciência progredir, dúvida e erro são fundamentais. Teorias não nascem prontas, mas são refinadas com o passar do tempo, a partir da comparação constante com dados. Erros são consertados, e, aos poucos, chega-se a um resultado aceito pela comunidade científica.

A ciência pode ser apresentada como um modelo de democracia: não existe o dono da verdade, ao menos a longo prazo. (Modismos, claro, existem sempre.) Todos podem ter uma opinião, que será sujeita ao escrutínio dos colegas e provada ou não. E isso tudo ocorre independentemente de raça, religião ou ideologia. Portanto, se cientistas vão contra alguma coisa, eles não vão como donos da verdade, mas com o mesmo ceticismo que caracteriza a sua atitude com relação aos próprios colegas. Por outro lado, eles devem ir dispostos a mudar de opinião, caso as provas sejam irrefutáveis.

Não creio que a questão seja, conforme argumentou o senador Artur da Távola em artigo na Folha de 26 de agosto, um embate do bitolado mecanicismo freudiano contra o holismo junguiano. Isso porque o mecanicismo na física não é freudiano, mas newtoniano.

A física hoje usa técnicas de análise baseadas em métodos qualitativos que podem ser considerados "holísticos", ou não-reducionistas. É o caso da teoria do caos, ou da emergência de estruturas coerentes em sistemas complexos. A ciência desconhece muito do mundo. Mas o que é passível desse conhecimento deve ser analisável de modo objetivo, não sujeito a opiniões subjetivas. Existem quase tantas astrologias quanto existem astrólogos.

Será necessário definir a astrologia? Afinal, qualquer definição necessariamente limita. Se popularidade é medida de importância, existem muito mais astrólogos do que astrônomos. Isso porque a astrologia lida com questões de relevância imediata na vida de cada um, tendo um papel emocional que a astronomia jamais poderia (ou deveria) suprir.

A astrologia está conosco há 4.000 anos e não irá embora. E nem acho que deveria. Ela faz parte da história das idéias, foi fundamental no desenvolvimento da astronomia e é testamento da necessidade coletiva de conhecer melhor a nós mesmos e os que nos cercam. De minha parte, acho que viver com a dúvida pode ser muito mais difícil, mas é muito mais gratificante. Se erramos por não saber, ao menos aprendemos com os nossos erros e, com isso, crescemos como indivíduos. Afinal, nós somos produtos de nossas escolhas, inspiradas ou não pelos astros.

O grande dilema de Einstein

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Em 1916, após quase dez anos de trabalho (não exclusivo), Einstein concluiu a Teoria da Relatividade Geral, na qual mostra que a atração gravitacional entre dois corpos pode ser interpretada como causada pela curvatura do espaço em torno deles: quanto maior a massa, maior a curvatura do espaço criada.

Como a Teoria Geral inclui a Teoria Especial de 1905, não só a massa pode encurvar o espaço, mas também a energia. Afinal, existe uma relação profunda entre massa e energia, conforme expressa a equação E=mc2.

Empolgado com a sua belíssima teoria, Einstein deu um passo ambicioso: já que a curvatura do espaço é ditada pela presença de massa e energia, se fosse possível estimar a massa-energia do Universo inteiro, a teoria poderia ser usada para determinar a geometria do cosmo.
Imagine só, determinar a forma do Universo usando apenas papel, lápis e as equações da Relatividade Geral. Sem dúvida, um dos grandes triunfos da razão humana. Em 1917, Einstein propõe a sua solução para a geometria cósmica, inaugurando a era da cosmologia moderna.
Segundo Einstein, o Universo deve ser estático, ou seja, o mesmo no passado e no futuro. Essa hipótese não era completamente aleatória: na época, não havia razão maior para crer em um Universo dinâmico, que muda no tempo.

Apenas algumas observações astronômicas, ainda não muito confiáveis, mostravam um afastamento das nebulosas distantes. Vale lembrar que somente em 1924, após o trabalho do astrônomo americano Edwin Hubble, ficou claro que o Universo está cheio de galáxias como a Via Láctea. Antes disso, com telescópios pouco potentes e precisos, achava-se que o Universo fosse a Via Láctea.

Fora um cosmo estático, ecoando Platão, Einstein acreditava que ele deveria ser o mais simétrico possível, no caso, com a geometria de uma esfera. Existe mesmo uma elegante propriedade em um Universo esférico: ele é finito, já que qualquer circunavegação acaba por voltar ao seu ponto de saída.

Por outro lado, como o leitor pode visualizar no caso de uma esfera em duas dimensões (a superfície de uma bola), uma esfera não tem fronteiras, já que qualquer ponto em sua superfície é perfeitamente equivalente a qualquer outro. Portanto, Einstein propôs um Universo estático e esférico, finito e sem fronteiras, onde todos os pontos são equivalentes.
Como calcular as suas propriedades? Se o cosmo é esférico, as coisas ficam muito mais fáceis. Para caracterizar uma esfera precisamos apenas saber o raio, um número. Segundo as equações da Relatividade Geral, esse número, que determina a geometria cósmica, deve ser fixado pela matéria existente no Universo.

Para reduzir a distribuição de matéria a apenas um número, Einstein propôs o Princípio Cosmológico, segundo o qual o Universo, quando visto a grandes distâncias, é, em média, idêntico. Claro, se olharmos para o céu estrelado, ele não tem nada de idêntico. Mas a idéia é olhar a distâncias realmente enormes, de milhões de anos-luz (a Via Láctea tem um diâmetro de 100 mil anos-luz).

Restava resolver as equações e determinar o raio do Universo como função da quantidade de matéria. Mas aqui surgiu um problema; a gravidade, sendo atrativa, resulta em um Universo instável. Não era possível obter um Universo estático, esférico e com uma distribuição média constante de matéria-energia.

Einstein propôs uma saída: adicionar um novo termo às equações, conhecido hoje como "constante cosmológica". Esse termo funciona como uma força repulsiva, equilibrando o universo de Einstein. Em 1917, ele escreveu para Willem de Sitter: "A teoria da relatividade permite a introdução desse termo. Um dia, nosso conhecimento do céu irá nos ajudar a determinar empiricamente se o termo existe ou não. Convicção é um bom motivo, mas um péssimo juiz".

Em 1931, com a confirmação da expansão do Universo por Hubble, Einstein abandona a constante cosmológica. Mas volta e meia ela reaparece, como é o caso agora. Ainda estamos à espera dessa determinação empírica.

Os solitários viajantes cósmicos

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

São já passados 25 anos desde o lançamento das duas sondas Voyager em 1977, a Voyager-1 e a Voyager-2. Segundo os planos originais da Nasa, as sondas robotizadas, pesando aproximadamente uma tonelada cada, deveriam durar apenas quatro anos, chegando a Júpiter, em 1979, e a Saturno, em 1981. Sua missão era coletar dados desses planetas, enviá-los por rádio até a Terra e, em seguida, terminar a sua existência abandonadas na imensidão do espaço.
Surpreendentemente, as duas sondas, que revolucionaram a compreensão dos quatro planetas gigantes e de suas luas, continuam muito vivas, viajando em direção aos confins do Sistema Solar a uma velocidade de 50 quilômetros por segundo. O seu destino final, incerto, é o espaço interestelar, pequenos brasões de uma civilização que habita um modesto planeta girando em torno de uma estrela também modesta.

A sonda Voyager-1, o objeto mais distante da Terra já construído pelo homem, se encontra atualmente a aproximadamente 12 bilhões de quilômetros; a Voyager-2, a 9,5 bilhões. Entre 1979 e 1989 as duas sondas estudaram 48 luas dos planetas Júpiter, Saturno, Urano e Netuno.
A incrível longevidade das sondas se deve ao uso extremamente eficiente de sua energia: o calor gerado pelo decaimento radioativo de uma amostra de plutônio produz em torno de 310 watts, 23 dos quais são usados por um transmissor a bordo. Muito provavelmente, ambas continuarão a funcionar por mais 20 anos, antes de a eletrônica falhar definitivamente.

Com o aumento da distância, a comunicação se torna cada vez mais difícil e demorada. Mesmo que as ondas de rádio geradas pelas sondas viajem à velocidade da luz, são 12 horas para um sinal saído da Voyager-1 chegar até a Terra.

O mecanismo usado pelos engenheiros da Nasa para impulsionar as sondas a distâncias tão gigantescas sem o uso de combustível é conhecido como catapulta gravitacional. Basicamente, a atração gravitacional entre a sonda e o planeta é usada para "catapultá-la" adiante.
Uma pedra cai no chão devido à atração gravitacional entre a pedra e a Terra. Ao cair, a pedra é acelerada devido a essa atração. Imagine que a pedra seja atirada transversalmente ao chão, como um tiro de canhão. Ao cair, a pedra será acelerada do mesmo jeito e a sua velocidade irá aumentar, tal como se ela estivesse caindo verticalmente.

Agora, imagine que a pedra seja a sonda Voyager-1 e que o planeta seja Júpiter. A sonda passa perto o suficiente de Júpiter para ser atraída gravitacionalmente e, portanto, acelerada pelo planeta. A sua velocidade transversal e a sua distância são tais que ela não cai no planeta, mas, devido a essa aceleração extra, é catapultada para longe.

Esse truque da catapulta gravitacional é usado com frequência em viagens interplanetárias. Só a Voyager-2 foi catapultada por Júpiter, em 1979, por Saturno, em 1981, por Urano, em 1986, e por Netuno, em 1989, tal como um macaco pulando de galho em galho. Essa última manobra lançou a sonda para fora do plano onde residem os planetas do Sistema Solar, em direção ao espaço sideral.

Juntas, as duas viajantes revelaram mundos que jamais havíamos imaginado possíveis: milhares de anéis em torno de Saturno, dotados de uma estrutura extremamente complexa; anéis também em torno de Júpiter, Urano e Netuno; vulcões em Io, uma lua de Júpiter, ejetando matéria a altitudes de 200 quilômetros; detalhes da superfície de outra lua de Júpiter, Europa, que é composta de um oceano coberto por uma crosta de gelo; nuvens e furacões gigantescos em Netuno, semelhantes ao "olho" (ou "grande mancha vermelha") de Júpiter. A lista é enorme.

Mesmo que as sondas Voyager estejam já longe dos planetas de nosso Sistema Solar, sua missão ainda não terminou. Ambas carregam uma placa (idêntica à de uma outra sonda que foi catapultada além do Sistema Solar, a Pioneer-10), com informações detalhadas de como localizar o nosso Sistema Solar e a Terra na galáxia, uma imagem de um homem e de uma mulher e o dado de quando a sonda foi lançada.

Quem sabe um dia uma outra civilização extraterrestre irá encontrar uma dessas sondas? Só espero que, se eles resolverem nos fazer uma visita, que seja com fins pacíficos.

Economia cósmica

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Em sua essência, a ciência busca organizar a nossa percepção dos fenômenos naturais. Por meio dessa busca, encontramos os mecanismos operacionais da natureza, chamados de leis. Elas descrevem, de modo econômico e preciso, como as coisas ocorrem no cosmo, do interior do núcleo atômico aos confins do Universo. Portanto, pode-se dizer que a essência da ciência tem sido a busca dessas leis naturais, o código cósmico.

Quatrocentos anos de ciência revelaram algumas dessas leis. Talvez a mais famosa seja a lei da conservação de energia, que afirma que a quantidade de energia antes e depois de algum evento é a mesma. Ela pode se transformar no decorrer do evento, mas jamais desaparece. Por exemplo, um carro usa a energia química armazenada na gasolina para impulsionar o seu motor que, por sua vez, faz girar as suas rodas. Existe uma perda de energia devido à fricção interna ao motor e nas rodas, mas a quantidade total de energia, incluindo a perda devido à fricção, deve ser a mesma. Essa lei, assim como todas as outras, é testada e confirmada quantitativamente todos os dias.

Talvez a questão mais básica em ciência seja: "Por que essa leis e não outras?" Como foi decidido que o Universo devia operar desse jeito e não de outro? Claro, uma resposta bem mais antiga do que a ciência é que Deus (ou os deuses, dependendo da crença de cada um) criou o Universo e as leis que regem o comportamento das coisas. Essa resposta, por mais popular que seja, não é muito interessante do ponto de vista científico, já que a missão da ciência é proporcionar explicações racionais do funcionamento do cosmo sem o uso de argumentos sobrenaturais. Idealmente, gostaríamos de responder a essa pergunta usando a própria ciência.

Esse problema se torna mais complexo ainda quando tentamos respondê-lo junto com uma outra questão complicada, a da origem do Universo. Segundo santo Agostinho, Deus criou o tempo junto com o cosmo. Portanto, a pergunta "O que estava acontecendo antes de o mundo existir?" não faz sentido, já que o tempo não existia antes do mundo. A relação com a origem das leis da natureza é imediata: mesmo se conseguirmos desenvolver um modelo matemático que explique a origem do Universo, esse modelo será necessariamente baseado nas leis da física. Ou seja, a pergunta "Como o mundo surgiu?" na verdade deveria ser "Como surgiram as leis da física?". As leis vêm antes dos modelos.

Mas, se as leis vêm antes dos modelos, o que vem antes das leis? Racionalmente, só existe uma resposta: os princípios. Pegue um dicionário e procure pela definição de "princípio". A primeira é: "Fonte primária, origem, ou causa de algo"; a segunda: "Uma tendência natural ou original"; a terceira: "Uma verdade fundamental ou força motivadora, donde outras se baseiam" (fonte: "Webster's New World Dictionary", 3rd College Edition). Ou seja, por trás das leis deve haver algum princípio fundamental, que é capaz de originá-las. A questão é, portanto, que princípio é esse.

Para responder a essa questão, temos de examinar a história cósmica. Segundo a cosmologia moderna, o cosmo começou simples, com a matéria desorganizada, constituída apenas de seus componentes básicos, as partículas elementares. Com o passar do tempo, a matéria passou a se organizar de forma cada vez mais complexa: os quarks formaram prótons e nêutrons, os prótons e nêutrons formaram núcleos atômicos, os elétrons se juntaram aos prótons para formar átomos.
Esses átomos, sob a ação da gravidade, formaram estrelas, que formaram outros elementos químicos e moléculas mais complexas. E essas moléculas, ao menos aqui na Terra, formaram seres vivos mais elementares e, eventualmente, seres humanos, capazes de refletir sobre as suas próprias origens. A história cósmica é a história da complexificação gradual das formas materiais. Qual o seu princípio operativo? A economia. A natureza sempre opta pelo caminho menos custoso. A agregação da matéria responde a esse princípio. As próprias leis naturais, acho eu, são consequência desse princípio. E de onde vem esse princípio? De si próprio. Sem ele, seria impossível decidir qual a forma material mais econômica e eficiente. E o caos reinaria eternamente.

A elusiva matéria escura

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

A ciência nem sempre avança a passos certos. Muito pelo contrário, o processo de desenvolvimento das teorias científicas é marcado por pistas falsas, divergências de opinião e vários recomeços após tentativas fracassadas. Essa luta toda não é uma fraqueza da ciência, mas consequência de nossas próprias limitações ao lidar com os desafios impostos pela natureza. É sempre bom lembrar que sem dúvida o conhecimento não avança.

Dos vários desafios atuais, um dos mais fascinantes é o da matéria escura. Ao contrário da matéria luminosa, como a que vemos em estrelas e certas nuvens de gás, ela não produz a sua própria luz. Sua existência foi proposta para explicar um aparente problema com a velocidade de rotação das estrelas em galáxias.

Galáxias são aglomerados de estrelas e gás, principalmente hidrogênio e hélio. Como tudo no Universo, de planetas a estrelas, as galáxias também giram. A sua velocidade de rotação é medida através da observação da rotação das estrelas em torno do centro da galáxia.

No século 17, o físico inglês Isaac Newton propôs as três leis de movimento e a lei da atração gravitacional, que juntas ditam como as estrelas devem girar em torno do centro das galáxias. De acordo com a segunda lei de movimento de Newton, a aceleração de um objeto é proporcional à força aplicada sobre ele dividida pela sua massa. Quando essa lei, junto com a lei da atração gravitacional, é aplicada ao movimento das estrelas em galáxias, a previsão é que a velocidade de rotação das estrelas atinja um valor máximo a uma certa distância do centro e comece a cair a partir daí.

Surpreendentemente, não é o que se observa. Na maioria das galáxias, a velocidade de rotação chega a um valor máximo mas, em vez de cair a partir dali, ela fica aproximadamente constante. As observações discordam da teoria de Newton, a mais aceita da física clássica.

Das duas, uma: ou a teoria de Newton tem de ser modificada para grandes distâncias, ou existe mais matéria do que a luminosa que vemos nas galáxias. Essa última hipótese leva à matéria escura, um tipo de matéria cuja presença só pode ser detectada por sua atração gravitacional sobre outras formas de matéria luminosa, como as estrelas nas galáxias.

As primeiras idéias sobre matéria escura datam da década de 1930, quando o astrônomo Fritz Zwicky mostrou que as velocidades de galáxias em aglomerados de galáxias (sistemas onde várias galáxias giram uma em torno da outra, atraídas pela gravidade) são muito maiores do que o que se pode inferir devido à existência apenas da matéria luminosa.

Hoje, a maioria dos astrônomos e físicos acredita que essa matéria escura seja muito mais abundante do que a matéria de que nós somos feitos. Para os proponentes dessa hipótese, cerca de um terço do Universo é composto de matéria escura, enquanto apenas 5% é composto de matéria luminosa. O problema com esse cenário é que, até hoje, ninguém conseguiu detectar essa matéria escura, apesar dos esforços. Essa dificuldade tem levado alguns físicos a optar pela primeira solução, modificar a teoria de Newton.

A proposta que vem sendo levada mais a sério é a de Mordehai Milgrom, físico israelense do Instituto de Pesquisas Weizmann. Segundo Milgrom, quando as acelerações são muito pequenas, como é o caso das estrelas em galáxias, ou de galáxias em aglomerados de galáxias, a segunda lei de Newton é modificada de forma que a força seja proporcional ao quadrado da aceleração.

Nesse esquema, chamado Mond (sigla em inglês de "dinâmica newtoniana modificada"), uma mesma aceleração pode ser obtida com uma força menor, ou seja, com uma gravidade mais fraca. A modificação de Milgrom se encaixa muito bem nas observações, fazendo até certas previsões que foram confirmadas. Mas ela é apenas uma teoria fenomenológica, desenhada para funcionar.

Resta ver se existe algum princípio mais fundamental que determina essa modificação, ou se o Universo é repleto de matéria exótica. Nesse meio tempo, a crise inspira a criatividade dos físicos.

Em busca da supersimetria

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

O desenvolvimento da física deve muito ao conceito de simetria. Em geral, a natureza é complexa demais para ser descrita exatamente, em todos os detalhes. Felizmente, muitas vezes é possível desprezar a maioria das complicações, focando a atenção no essencial.

Se um objeto é apenas aproximadamente esférico, como a Terra, que é achatada nos pólos e, portanto, tem forma oblonga, nós o aproximamos como sendo esférico. Em algumas aplicações da física nuclear, ótimos resultados podem ser obtidos considerando idênticas as massas do próton e do nêutron, mesmo que em realidade o nêutron tenha uma massa ligeiramente maior.

À parte a utilidade dessas simplificações, a busca por padrões e simetrias em processos físicos revela propriedades inesperadas. Átomos em estados excitados só podem emitir radiação em certas frequências, que dependem da simetria global do sistema. Mas é na física das partículas elementares que o conceito de simetria atinge o seu auge.

Tudo o que se sabe hoje sobre o mundo dos constituintes fundamentais da matéria está resumido no chamado Modelo Padrão. São 12 as partículas de matéria, seis quarks (que compõem, entre outros, o próton e o nêutron) e seis léptons (o elétron é um deles). São quatro as forças que regem as interações entre as partículas fundamentais: a gravidade, o eletromagnetismo e as forças nucleares fraca e forte. As forças entre as partículas de matéria também são descritas por partículas, chamadas bósons.

Uma imagem útil é a de dois patinadores no gelo atirando bolas de tênis entre si. Os patinadores são as partículas de matéria e as bolas de tênis são as partículas de força, descrevendo a interação entre as partículas de matéria. Por exemplo, dois elétrons, tendo a mesma carga elétrica, se repelem. Essa repulsão é descrita pela troca de fótons, os bósons da força eletromagnética.

O Modelo Padrão foi tenazmente construído através da constante interação entre experimento e teoria durante os últimos 50 anos, mas é incompleto. Várias questões permanecem em aberto.
As 12 partículas de matéria aparecem em três "famílias" de quatro partículas cada, dois léptons e dois quarks. A família que conhecemos melhor é a que contém o elétron, o seu neutrino e os quarks "up" e "down", que compõem o próton e o nêutron. Por que não quatro ou dez famílias? Por que existem apenas três forças fora a gravidade? Por que essas forças têm intensidades tão diferentes? E como construir uma teoria em que as quatro forças sejam descritas como sendo apenas uma, a força unificada?

Tentativas de resposta invocam teorias que vão além do Modelo Padrão, supondo a existência de simetrias e propriedades que ainda não foram detectadas. A mais promissora tem o nome de supersimetria, pois relaciona os dois tipos de partícula, as de matéria e as de força.
Segundo as teorias supersimétricas, cada partícula de matéria tem como companheira uma de força, e vice-versa. Com isso, essas teorias dobram o número de partículas elementares. Apesar de a supersimetria ter sido proposta há 28 anos, até agora nenhuma dessas partículas supersimétricas foi observada.

Apesar disso, as promessas dessas teorias são grandes o suficiente para justificar o otimismo de muitos físicos. Sem dúvida, a supersimetria pode resolver vários dos problemas do Modelo Padrão, explicando, por exemplo, por que as forças têm intensidades diferentes, ou como possivelmente construir uma teoria unificada das quatro forças.

Como a física é uma ciência baseada na validação empírica das teorias, otimismo, por maior que seja, jamais será suficiente. Será necessária uma demonstração experimental da validade da supersimetria, possivelmente através da detecção direta de partículas supersimétricas.

Nos próximos anos, duas máquinas serão capazes de detectar (ou não) essas elusivas parceiras supersimétricas. Uma é o acelerador Tevatron do Fermilab (EUA), e a outra, o acelerador LHC do Cern (Suíça). Como prêmios Nobel estão em jogo, a disputa EUA-Europa é intensa. Claro, existe sempre a possibilidade de a supersimetria não existir. Afinal, a natureza tende a ser mais esperta do que nós. E talvez não tão simétrica assim.

Turbilhão digital

Marcelo Gleiser

A vida moderna, mais do que nunca, se transforma num ritmo acelerado, devido ao incessante passo dos avanços tecnológicos. A tendência é que esse ritmo continue sempre a aumentar, mesmo que isso venha a requerer grandes inovações científicas.

Por exemplo, a miniaturização crescente dos computadores, que hoje têm processadores com milhões de componentes eletrônicos, chegará forçosamente a um limite, em que o seu tamanho será comparável ao dos átomos. Quando isso ocorrer, o progresso em computação terá de usar um novo tipo de máquina, baseada em processadores que serão compostos por moléculas, os chamados computadores quânticos. Fica difícil acompanhar essas novas tecnologias e a ciência por trás delas. E essa dificuldade tem sérias consequências sociais. Neste ensaio, reflito mais sobre os desafios educacionais dessa revolução do que sobre a sua ciência.

Mesmo que seja óbvio que o progresso digital não só é inevitável como bem-vindo, existem certos efeitos colaterais que devem ser pensados com muito cuidado. É praticamente impossível, sem o devido poder aquisitivo, se manter em dia com todos os tecnobrinquedos que existem no mercado. São DVDs, HDTVs (televisores de alta definição), palm pilots (computadores de bolso), telefones celulares com acesso à internet, câmaras digitais e por aí a fora.

Se eu repetir essa lista em cinco anos, ela certamente terá aparelhos que ainda nem imaginamos. Isso sem falar na constante produção de novas versões de programas, cada vez mais poderosas, que, para serem rodadas, precisam de computadores cada vez mais rápidos.
O alto custo e a constante renovação das tecnologias promove a existência de uma "subclasse" tecnológica, os deixados às margens do turbilhão digital. E, como o motor fundamental da sociedade moderna são a geração e a troca de informação, esses novos marginalizados digitais sofrem uma grande desvantagem no mercado de trabalho. Essa estratificação social é ainda maior em países onde a distribuição de renda é muito polarizada, como é o caso brasileiro.
Uma possibilidade é implantar um vasto programa de "internetização" das escolas, especialmente as públicas, aliado à formação de professores treinados no uso dessas novas tecnologias como instrumentos pedagógicos. O problema é que um plano dessa natureza, em um país com as dimensões do Brasil, é extremamente caro. É impossível que o governo, sozinho, possa arcar com os custos. E não é só isso. Devido à constante renovação tecnológica, esse compromisso tem de ser permanente.

Sem ter a presunção de querer oferecer aqui uma solução para um problema de tal complexidade (entender o comportamento dos átomos ou do Universo primordial é bem mais simples), gostaria apenas de sugerir uma opção que pode ter alguma utilidade. Por que não oferecer incentivos fiscais para que o setor privado possa financiar em parte essa "internetização" das escolas e o preparo dos professores? A lei de incentivo audiovisual tem sido extremamente importante, por exemplo, no sustento da indústria de documentários. Não seria difícil imaginar algo semelhante para a educação. E os incentivos fiscais não precisam se restringir a empresas. O contribuinte individual também poderia tê-los.

A explosão que está ocorrendo atualmente com a existência da internet e o fácil acesso à informação trará (e já está trazendo) profundas modificações sociais. Em princípio, é possível que cada um tenha uma voz, e que essa voz seja ouvida e opiniões sejam trocadas pelo mundo inteiro, sem nenhuma interferência geográfica (existe uma barreira linguística, mas a verdade é que o inglês é, de fato, a língua da rede).

Muitos estudantes brasileiros já participam desse debate. Mas muitos não sabem o que é a internet, ou como se liga um computador. Eu vejo isso como um grande desperdício de potencial humano, algo que deveria ser uma preocupação de todos. O governo declarou guerra ao analfabetismo e deu grandes passos na direção certa. Talvez seja hora de a sociedade como um todo se mobilizar na guerra pela "internetização" das escolas.

A comunidade acadêmica pode ter aqui um papel crucial, por meio de uma interação maior entre as instituições de ensino superior e de ensino médio. Por exemplo, com programas como "o cientista vai à escola", em que pesquisadores colaborem com educadores no desenho de instrumentos pedagógicos em suas áreas, como demonstrações em salas de aula usando recursos da internet. As possibilidades são inúmeras. E a necessidade, a julgar pela difusão da internet na vida dos estudantes das classes mais altas, é cada vez maior.

A dramática história da Terra

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Tentar recriar o passado não é nada fácil. Especialmente quando a maioria das pistas deixadas foi metodicamente apagada pelo tempo, o grande inimigo da memória. O arqueólogo tenta reconstruir a história de uma civilização usando as poucas pistas que encontra -pedaços de vasos e urnas, pontas de flechas e lanças, partes de um túmulo ou de uma pedra funerária. O paleontólogo tenta reproduzir os detalhes da evolução da vida a partir de fósseis que, na maioria das vezes, mal reconstroem uma pata ou uma asa. Já o geólogo tenta recontar a história da Terra por meio do estudo metódico das rochas, por exemplo das variações em sua composição química e em sua estrutura cristalográfica, ou da maneira como elas se amontoam em camadas cuja ordem funciona como um relógio: as mais profundas são as mais antigas.

As três profissões lutam contra o mesmo inimigo, a decomposição e a erosão gradual dos materiais, que é extremamente acentuada aqui na Terra, devido ao enorme dinamismo de sua atmosfera. O desafio é extrair o maior número de detalhes usando o que ficou registrado nos diversos materiais. No caso do geólogo, na memória das rochas.

A geologia teve uma infância relativamente tranquila. No início do século 19, o britânico Charles Lyell publicou o livro "Princípios de Geologia", no qual propôs a doutrina conhecida como gradualismo (ou uniformitarianismo), segundo a qual as mudanças na crosta terrestre são extremamente lentas, imperceptíveis dentro de parâmetros humanos de tempo.
No final da década de 1960, essa visão ganhou grande ímpeto, com a verificação da chamada tectônica de placas, teoria que concebe a crosta terrestre formada por várias camadas rochosas, que flutuam lentamente em várias direções, com velocidades de alguns centímetros por ano, comparáveis à velocidade de crescimento das unhas.

O leitor pode facilmente verificar, comparando mapas da África e da América do Sul, como os continentes se encaixam um no outro, como peças de um quebra-cabeças. Segundo o gradualismo, os incidentes mais violentos na história terrestre se limitam a erupções vulcânicas, terremotos e mudanças climáticas, como grandes dilúvios ou eras glaciais. Hoje, sabe-se que essa visão conta apenas metade da história: a outra metade não tem nada de gradual.
Basta olharmos para a superfície da Lua com um par de binóculos para detectar, imediatamente, inúmeras crateras, cicatrizes das violentas colisões que marcaram a história do satélite. São mais de 30 mil crateras conhecidas, com tamanhos os mais variados.
É fácil reproduzir (muito modestamente) o que ocorre em uma colisão entre um asteróide ou um cometa e um corpo celeste sólido, como a Lua ou a Terra. O leitor pode fazer essa experiência na próxima vez em que visitar um lago ou uma praia: jogue pedras de tamanhos diferentes na água, com velocidades diferentes.

Primeiro se observa o deslocamento da água, marcado pela cavidade que circunda o ponto de impacto. Depois, vê-se uma coluna de água erguer-se no meio da cavidade, cuja altura cresce com a energia do impacto -quanto maior a energia, maior a sua altura. Finalmente, ondas circulares se propagam concentricamente a partir do ponto de impacto, dissipando a energia da colisão.

O que ocorreu na Lua ocorreu também na Terra (e em todos os planetas e luas do Sistema Solar), se bem que se conhecem menos de 200 crateras na superfície terrestre. A erosão aqui é mesmo extremamente eficiente, mas não é perfeita. Várias técnicas vêm sendo desenvolvidas para descobrir impactos do passado.

A chamada cratera do Meteoro, aberta há 50 mil anos nos EUA por um asteróide rico em ferro e níquel com 45 metros de diâmetro, é o exemplo mais bem-preservado de um impacto. Até 1960, acreditava-se que a cratera houvesse sido deixada por uma erupção vulcânica. Mas a análise das rochas locais mostrou um processo de vitrificação típico das altíssimas temperaturas que ocorrem durante um impacto (mais de 1.500C).

Outro método é o das imagens de satélites: o lago Mistatin, no Canadá, revelou-se na verdade uma cratera de 38 milhões de anos. A ilha central no lago é o que restou da coluna criada pelo impacto. Até mesmo a desordem no campo magnético das rochas pode acusar um local de impacto.

Gradualismo e catastrofismo oferecem mais do que uma visão complementar do passado terrestre: essas doutrinas mostram que criação e destruição também são complementares, e que nós não estaríamos aqui sem uma combinação dos dois.

Profissão: astrólogo?

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Durante minha recente visita ao Brasil, fiquei sabendo do projeto de lei nº 43 de 2002, de autoria do senador Artur da Távola (PSDB-RJ), que visa a regulamentar a profissão de astrólogo. Tendo em vista que o senador foi membro de comissões especiais que elaboraram importantes leis e estatutos, incluindo a lei de defesa do consumidor e a lei de diretrizes e bases da educação nacional, confesso que fiquei muito surpreso e decepcionado com o presente projeto.

Ao ler a justificativa para tal proposta, minha decepção transformou-se em choque: o projeto propõe que a astrologia seja ensinada nas universidades, incluindo graduação e pós-graduação, com currículo regulamentado pelo MEC. Segundo o texto do projeto, a sua elaboração contou com "pensamentos e caracterizações de autores ligados à práxis, mantendo-se o pragmatismo inerente a uma conceituação legal". Aparentemente, nenhum cientista foi consultado.

Sem dúvida alguma, a astronomia deve muito à astrologia: já os babilônios, dois mil anos antes de Cristo, olhavam para os céus em busca de mensagens enviadas pelos deuses. O céu, sendo a morada dos deuses, era sagrado. Os movimentos dos corpos celestes e das constelações eram interpretados como sendo a escrita divina, carregada de significado e prognósticos para nós aqui embaixo. Portanto, para os babilônios -e todas as outras culturas que olhavam para cima em busca de mensagens e revelações-, os céus eram uma entidade sobrenatural, regida pela poder divino. Como os prognósticos dependiam da posição relativa entre os planetas (os cinco conhecidos até então) e as 12 constelações do Zodíaco, quanto mais precisas as medidas das posições dos corpos, mais "precisas" seriam as previsões.

Essa busca por uma precisão cada vez maior das posições planetárias levou ao desenvolvimento de modelos extremamente sofisticados, como o dos epiciclos e equantes de Ptolomeu, proposto em torno de 150 d.C., no qual as posições planetárias futuras poderiam ser determinadas com uma precisão equivalente a uma ou duas luas cheias. Esses modelos combinavam a crença astrológica na existência de uma significado sobrenatural para os céus com os seus movimentos regulares, transformando o cosmo em uma máquina repleta de engrenagens as mais complexas.
O próprio Ptolomeu escreveu um tratado dedicado à astrologia, o "Tetrabiblos", no qual dizia que a prática astrológica "acalma a alma por meio do conhecimento de acontecimentos futuros, como se eles estivessem ocorrendo no presente, e nos prepara para receber com calma e equilíbrio o inesperado". Ou seja, o aspecto mais importante da prática astrológica é a sua capacidade de prever o futuro, para que se possa recebê-lo de forma calma e equilibrada. Na linguagem mais moderna, isso se chama "calcular os trânsitos", usando as posições futuras dos planetas para prognosticar o futuro.

Santo Agostinho, no século 4º, condenou firmemente a astrologia, pois ela interferia no livre-arbítrio e na onipotência divina: se tudo está já escrito nas estrelas, nós não podemos optar pelo bem ou pelo mal e a fé em Deus se torna irrelevante. A resposta oferecida pelos astrólogos de então, muito usada ainda hoje, foi que "as estrelas não determinam, apenas sugerem".

O ingrediente fundamental que estava faltando nos modelos de Ptolomeu e outros era a física, que descreve as relações causais que regem os movimentos celestes. Quando Galileu, Kepler e Newton desenvolveram as bases da ciência moderna, descrevendo os movimentos celestes como sendo consequência da força da gravidade, a astrologia começou a se divorciar da astronomia: em um Universo regido por forças causais entre objetos materiais, não havia espaço para relações sobrenaturais entre corpos celestes e pessoas que violassem o conceito mais fundamental da física, a causalidade. Ou seja, é impossível, segundo tudo o que conhecemos hoje sobre o Universo e as suas propriedades físicas, obter informações sobre eventos futuros na vida de uma pessoa lendo os céus. Mais ainda, não existe nenhuma evidência quantitativa de que planetas e estrelas possam influenciar o comportamento de pessoas aqui na Terra. A astrologia não é uma ciência, é uma crença. O mesmo se aplica à quiromancia, à leitura de cartas de tarô, à numerologia, aos búzios. Por que não regulamentar também essas profissões, ensiná-las nas universidades?

Isso não significa que cientistas sejam bitolados ou fechados para novas idéias. Muito pelo contrário: nós dedicamos a vida ao desconhecido. Mas, em ciência, o processo de validação empírica é fundamental. Tudo bem que as pessoas gostem de ler o seu horóscopo no jornal ou ter o seu "mapa astral" analisado por um astrólogo. Isso até leva a uma auto-reflexão, que pode ser muito positiva. Tudo bem que alguém escreva uma tese sobre astrologia, por exemplo, sob o tema história das religiões ou arqueoastronomia. Mas regimentar a astrologia em curso superior é uma volta à Idade Média, quando o natural e o sobrenatural se misturavam sob o véu do medo, da superstição e da ignorância.

O Deus relojoeiro: uma parábola revisitada

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Em 1802, o teólogo inglês William Paley propôs o seguinte argumento tentando justificar a existência de Deus, que eu parafraseio: "Imagine uma pessoa passeando em uma floresta. Essa pessoa é perfeitamente normal, mas ela nunca havia visto um relógio. Enquanto ela explora as belezas naturais, encantada com tantas árvores, flores e animais, depara um relógio de bolso jogado aos pés de um arbusto. Ela pega o relógio e, imediatamente, conclui que ele deve ter sido criado por Deus. Segundo essa pessoa, um instrumento de tal complexidade jamais poderia ter sido criado por processos naturais; era necessária a mão de Deus." Paley extrapola o argumento para o mundo natural, dizendo que a complexidade da natureza é rica demais para ter aparecido por acaso. Para ele, a natureza é o nosso relógio, cuja existência devemos atribuir à mão de Deus.

Eu gostaria de revisitar essa parábola, tomando a liberdade de mudar a sua perspectiva. Vamos voltar à floresta, onde uma pessoa encontra um relógio. Maravilhada, ela pega o relógio e leva-o para o seu vilarejo. Lá chegando, reúne o conselho de anciãos e revela o misterioso tesouro perante o olhar incrédulo dos pressupostos sábios. Assustados, os anciãos começam a discutir o que fazer com tal instrumento, perguntando-se qual a sua função e quem o construiu.

Rapidamente, as opiniões se dividem em dois campos: aqueles que acreditam que o relógio é criação de Deus e aqueles que querem investigar a questão com mais cuidado. Os que acreditam que o relógio é obra de Deus querem decretá-lo sagrado e, portanto, intocável pelas mãos dos homens: o instrumento deve ser exposto como prova da existência de Deus, permanentemente protegido por uma redoma de cristal e por guardas. Sua existência deverá permanecer um mistério.

O outro grupo, por sua vez, quer examinar o instrumento, descobrir a sua função. Para eles, mesmo que a origem do instrumento seja, de fato, misteriosa, isso não significa que ela deva permanecer assim. Talvez, com paciência e criatividade, seja possível entender de onde ele veio e qual a sua função. Talvez o instrumento não tenha, no fim das contas, uma origem sobrenatural.

A briga entre as duas facções é feia. No final, vencem os que acreditam que o instrumento é criação de Deus e, portanto, é intocável. O relógio torna-se símbolo da existência de Deus e mais e mais pessoas passam a ir à igreja, ajoelhando e se benzendo com fervor perante o estranho objeto.

Anos se passam até que, um dia, um imenso terremoto destrói o vilarejo e a igreja. Ninguém consegue encontrar o relógio, perdido entre os escombros. Tropas do governo são despachadas da capital para ajudar nas escavações, procurando sobreviventes. Seu líder é um jovem capitão, muito audaz e curioso. Ele mesmo participa das escavações, ansioso por salvar vidas. No meio das montanhas de concreto e vidro, ele encontra, por acaso, o relógio, pondo-o discretamente em seu bolso: a história da misteriosa aparição do instrumento feito por Deus era famosa no país inteiro. Que sorte a dele encontrá-lo!

À noite, em sua tenda, o jovem capitão começa a examinar o estranho objeto. Ele puxa o único pino que encontrou e, para a sua surpresa, a parte posterior se abre, revelando o mecanismo interior. Girando o pino de um lado para o outro ele escuta o tique-taque e percebe que os ponteiros começam a se mover. Em menos de uma hora, o capitão descobre que o instrumento foi criado para marcar a passagem do tempo. Influenciado pelos ensinamentos teológicos de sua infância, ele se pergunta se esse é o aparelho que marcará a chegada do dia do Juízo Final. Rindo, conclui que o instrumento não tem nada de sobrenatural, que ele é criação humana.

Mas quem o criou? Antes de partir em busca de uma resposta, ele desmonta e remonta cuidadosamente o mecanismo do relógio. Em duas semanas, usando partes de madeira e pesos de pedra, o capitão constrói dois relógios bem grandes. Os incrédulos anciãos, ao receber os relógios de presente, imediatamente consideram o capitão como sendo o diabo. Eles só relaxam após vários habitantes da vila construírem os seus próprios relógios, seguindo as instruções do capitão. Alguns até penduram os relógios em suas casas, ao lado da cruz.

O capitão, então, sai pelo mundo em busca do construtor de relógios. E, mesmo que ele jamais o tenha encontrado, ele próprio torna-se em um grande relojoeiro e inventor. Assim faz a ciência, ao desvendar os mecanismos do mundo e ao nos ensinar a aceitar a dúvida como a única porta para o conhecimento.

Taxonomia galáctica

Reuters/Nasa - 5.abr.2001

Imagem do telescópio espacial Hubble mostra galáxia M51 interagindo com galáxia vizinha, no alto; gravidade da companheira influi na formação estelar na M51

Marcelo Gleiser
especial para a Folha A taxonomia, ciência da classificação, tradicionalmente serviu mais aos botânicos ou biólogos do que aos astrônomos. No entanto, a astronomia é cheia de classificações, que ajudam a arranjar os vários objetos celestes de acordo com as suas propriedades. Por exemplo, as estrelas são classificadas de acordo com a sua luminosidade, que se relaciona com a temperatura de suas superfícies. O Sol, com uma temperatura aproximada de 6.000C, é uma estrela amarela da classe G. O mesmo com Alfa Centauri A, a estrela mais próxima do Sol, que se encontra a uma distância de 4,3 anos-luz. Agora é a vez de as galáxias serem classificadas, de acordo com a sua forma, ou morfologia.

Antes de discutirmos a morfologia das galáxias, convém lembrar que até 1924 acreditava-se que só existisse uma galáxia no cosmo, a Via Láctea. Na verdade, nem se fazia uma distinção entre galáxia e Universo: a galáxia era o Universo. O astrônomo norte-americano Edwin Hubble mostrou que a Via Láctea era uma entre inúmeras outras galáxias, aglomerados de estrelas e gás isolados na vastidão cósmica. Hoje sabemos que existem centenas de bilhões de galáxias, cada qual com milhões ou até bilhões de estrelas. Sem dúvida alguma, essas descobertas nos forçam a repensar a nossa posição no cosmo: em 400 anos de ciência, passamos do centro à insignificância. Nossa razão de ser não deve ser encontrada em nosso posicionamento cósmico -besteira achar que quem está no centro é o mais importante-, mas, entre outras coisas, em nossa capacidade de compreender a natureza a ponto de podermos nos situar em um cosmo bilhões de trilhões de vezes maior que nós.

Voltando à taxonomia, durante a última década telescópios extremamente potentes, como o Telescópio Espacial Hubble e o telescópio Keck, no Havaí, permitiram um estudo detalhado dos variados formatos e propriedades das galáxias. Sabemos que as galáxias aparecem em três tipos diferentes: as elípticas, aglomerados de estrelas com pouco ou nenhum gás, têm formato esférico, como uma bola, ou ligeiramente alongado, como um dirigível. Elas são as galáxias de maior massa, formadas de estrelas mais velhas orbitando em torno do centro como abelhas em torno de uma colméia. Já os seus centros são ocupados por buracos negros gigantes, com massas milhões ou mesmo bilhões de vezes maiores do que a do Sol. As espirais, que incluem a Via Láctea e a nossa vizinha Andrômeda, têm uma região central também com um buraco negro circundada por braços que se estendem pelo espaço, ricos em gás e em estrelas jovens. Finalmente, as irregulares, que não se encaixam em nenhuma das duas classificações anteriores, têm formatos difusos, como a Pequena Nuvem de Magalhães.

A variação morfológica das galáxias está intimamente ligada ao seu mecanismo de formação: o desafio diante dos astrônomos é obter explicações plausíveis para a taxonomia galáctica. A dificuldade maior, um problema típico da astronomia, é que não é possível estudar a formação de galáxias diretamente, no laboratório: elas não só são meio grandes (a Via Láctea tem um diâmetro de cem mil anos-luz, ou seja, alguém que viajasse à velocidade da luz levaria cem mil anos para atravessá-la), mas a sua formação é muito lenta, podendo levar dezenas de milhões de anos.
A saída é usar uma combinação de modelos de computador e observações obtidas por telescópios. As observações funcionam de modo semelhante às explorações dos paleontólogos, que tentam reconstruir a evolução das espécies pela coleta de fósseis de idades diferentes: munidos de telescópios poderosos, os astrônomos estudam galáxias em fases diferentes de seu período de formação, infância e adolescência. Já as simulações tentam imitar o processo de formação de uma galáxia em computadores poderosos. O problema é extremamente complicado, mas os primeiros resultados das simulações mais realistas são promissores.
Essencialmente, a diferença entre as galáxias elípticas e as espirais está na interação com galáxias vizinhas durante o seu processo de formação: quando uma nuvem de gás primordial desmorona, ela o faz como uma massa de pizza, girando e achatando até ficar como um disco plano, com o centro mais denso. Esse processo dá origem a uma galáxia espiral. As elípticas são o resultado de colisões entre espirais: a colisão dispersa os braços das espirais e concentra a matéria na região central. Isso explica o fato de as elípticas aparecerem tipicamente em grupos, enquanto as espirais tendem a ser mais solitárias. A taxonomia galáctica rendeu os seus primeiros frutos.

Ciência e moralidade

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

A percepção pública da ciência é, com razão, repleta de conflitos. Alguns acreditam que a ciência seja a chave para a liberdade do homem, para a melhora das condições de vida de todos, para a cura dos tantos males que afligem pobres e ricos, desde a fome até as mais variadas doenças. Já outros vêem a ciência com grande desconfiança e até com desprezo, como sendo a responsável pela criação das várias armas de destruição inventadas através da história, da espada à bomba atômica. Para esse grupo, os homens não são maduros o suficiente para lidar com o grande poder que resulta de nossas descobertas científicas.

No início do século 21, a clonagem e a possibilidade de construirmos máquinas inteligentes prometem até mesmo uma redefinição do que significa ser humano. Na medida em que será possível desenhar geneticamente um indivíduo ou modificar a sua capacidade mental por meio de implantes eletrônicos, onde ficará a linha divisória entre homem e máquina, entre o vivo e o robotizado? Entre os vários cenários que vemos discutidos na mídia, o mais aterrorizador é aquele em que nós nos tornaremos forçosamente obsoletos, uma vez que clones bioeletrônicos serão muito mais inteligentes e resistentes do que nós. Ou seja, quando (e se) essas tecnologias estiverem disponíveis, a ciência passará a controlar o processo evolutivo: a nossa missão final é criar seres "melhores" do que nós, tomando a seleção natural em nossas próprias mãos. O resultado, claro, é que terminaremos por causar a nossa própria extinção, sendo apenas mais um elo na longa cadeia evolutiva. O filme "Inteligência Artificial", de Steven Spielberg, relata precisamente esse cenário lúgubre para o nosso futuro, a inventividade humana causando a sua destruição final.

É difícil saber como lidar com essa possibilidade. Se tomarmos o caso da tecnologia nuclear como exemplo, vemos que a sua história começou com o assassinato de centenas de milhares de cidadãos japoneses, justamente pela potência que se rotula o "lado bom". Esse rótulo, por mais ridículo que seja, é levado a sério por grande parte da população norte-americana. É o velho argumento maquiavélico de que os fins justificam os meios: "Se não jogássemos as bombas em Hiroshima e Nagasaki, os japoneses jamais teriam se rendido e muito mais gente teria morrido em uma invasão por terra", dizem as autoridades militares e políticas norte-americanas. Isso não só não é verdade como mostra que são os fins político-econômicos que definem os usos e abusos da ciência: os americanos queriam manter o seu domínio no Pacífico, tentando amedrontar os soviéticos que desciam pela Manchúria. As bombas não só detiveram os soviéticos como redefiniram o equilíbrio de poder no mundo. Ao menos até os soviéticos desenvolverem a sua bomba, o que deu início à Guerra Fria.

As consequências de um conflito nuclear global são tão horrendas que até mesmo os líderes das potências nucleares conseguiram resistir à tentação de abusar de seu poder: criamos uma guerra sem vencedores e, portanto, inútil. Porém, as tecnologias nucleares não são propriedade exclusiva das potências nucleares. A possibilidade de que um grupo terrorista obtenha ou construa uma pequena bomba é remota, mas não inexistente. Em casos de extremismo religioso, escolhas morais são redefinidas de acordo com os preceitos (distorcidos) da religião: isso foi verdade tanto nas Cruzadas como hoje, nas mãos de suicidas muçulmanos. Eles não hesitariam em usar uma arma atômica, caso a tivessem. E sentiriam suas ações perfeitamente justificadas.

Essa discussão mostra que a ciência não tem uma dimensão moral: somos nós os seres morais, os que optamos por usar as nossas invenções de modo criativo ou destrutivo. Somos nós que descobrimos curas para doenças ou gases venenosos. Daí que o futuro da sociedade está em nossas mãos e será definido pelas escolhas que fizermos daqui para a frente. Essas escolhas se fazem presentes a toda vez que é desenvolvida uma nova tecnologia com poderes destrutivos. Agora, devemos lidar com a clonagem e seus abusos. Será que devemos impor limites às pesquisas envolvendo clones humanos? Será que impor limites irá adiantar alguma coisa? Afinal, a história nos mostra que as tecnologias "vazam", não podem ser escondidas para sempre. No futuro não muito distante, teremos de lidar com o que significa ter uma máquina que pensa ou, mais realisticamente, uma máquina tão veloz que simula o pensamento. Não é da ciência que devemos ter medo, mas de nós mesmos e da nossa imaturidade moral.

Usos e abusos da desconstrução do quantum

Marcelo Gleiser
especial para Folha

Sem a menor dúvida, o mundo dos átomos é muito diferente do nosso. As três primeiras décadas do século 20 foram marcadas por uma combinação de debates angustiados e idéias geniais propostas por um grupo de cientistas que incluía Werner Heisenberg, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Max Planck, Albert Einstein, entre muitos outros. A angústia vinha da crise pela qual passava a chamada física clássica, que, apesar de tão eficiente na descrição das coisas que ocorrem à nossa volta, era praticamente inútil para explicar o que ocorria com os átomos. Pode-se dizer que a revolução quântica, o resultado dessas várias idéias geniais, foi imposta contra a vontade dos físicos, uma revolução provocada pelo desenvolvimento de tecnologias e técnicas de laboratório que permitiram a exploração de toda uma nova realidade física, invisível aos nossos olhos. Esse ponto é muito importante: na história das ciências naturais, a maioria das revoluções foi causada pela descoberta de novas tecnologias e instrumentação.

A revolução quântica, devido à sua excentricidade, causa grandes confusões de interpretação, especialmente quando os seus conceitos são usados fora de contexto. Para explicar os resultados obtidos no laboratório, os pioneiros da física quântica criaram toda uma nova linguagem, apropriada ao que ocorre em sistemas de dimensões atômicas e subatômicas.

Por exemplo, o elétron não é descrito como uma partícula de posição bem determinada no espaço ou como uma onda com uma posição indeterminada no espaço, mas como sendo potencialmente partícula e onda: a realidade física do elétron e de todas as outras partículas de matéria e radiação é determinada pelo ato de observar. Quem determina se o elétron é partícula ou onda é o observador, na medida em que ele interage com o elétron. De fato, antes de o elétron ser medido, ou seja, antes da interação entre o observador e o observado, não se pode nem dizer que o elétron existe. No mundo quântico, entidades só existem quando medidas por um observador (ou melhor, por um aparelho).

É fácil ver como a dualidade partícula-onda pode ser distorcida fora de contexto. Por exemplo: "Ah! Então, sem observadores, a realidade não existe. Mais ainda, como a realidade é definida pelo observador por meio do ato de observar, e como o observador carrega consigo a sua própria subjetividade, a essência fundamental da realidade é subjetiva, dependente do observador."

A consequência direta dessa interpretação é pôr o homem no centro do cosmo, ao menos na medida em que somos aqueles que têm consciência do que significa observar: a realidade física passa a ser consequência de nossa existência. Pior ainda: como cada observador define a própria realidade, é impossível termos uma realidade universal. Tudo passa a ser ameno a interpretações, a desconstruções subjetivas do mundo e dos seus significados. A própria ciência se torna vítima do seu sucesso: afinal, se o seu objetivo é descrever a realidade e essa realidade é subjetiva, devem existir tantas ciências quanto há observadores. A ciência se torna inútil.
Outra consequência interessante da má interpretação da física quântica é que ela implica um holismo, uma conexão entre tudo o que existe, entre as nossas mentes e o Universo, desde as suas partículas mais fundamentais até as galáxias mais distantes. Inevitavelmente, esse holismo é visto como uma dimensão espiritual da física, uma redescoberta de ensinamentos antigos, em particular aqueles das religiões orientais.

Mesmo físicos, como Fritjof Capra, caem vítimas dessa tentação. O problema com esses abusos do quantum é usar conceitos aplicáveis a uma realidade que existe em dimensões de bilionésimos de metro a situações do nosso cotidiano, que é completamente removido da realidade quântica. As regras que regem as nossas interpretações do que é um elétron ou de como ele se comporta em um átomo são completamente irrelevantes para explicar como nos relacionamos com o mundo à nossa volta, como o nosso cérebro obtém e registra informação desse mundo ou como decidimos agir em nossas vidas. Elétrons não explicam neurônios ou decisões morais que tomamos no decorrer de nossas vidas.

Para aprender sobre o mundo, é necessário se aproximar dele. A espiritualidade que vejo na ciência está nessa aproximação, no constante processo de desvendar algo de novo sobre a natureza, nesse levantar dos véus. É nessa ressonância que reside o mistério, na agonia da dúvida e no êxtase da descoberta.

O 'porquê' e o 'como'

Marcelo Gleiser
especial para a Folha

Volta e meia, leitores me perguntam sobre os limites da ciência, sobre até onde nós podemos chegar, munidos que somos de um cérebro finito. Afinal, como podemos responder a todas as perguntas se mal sabemos formulá-las? E, mesmo se soubéssemos, será que existe um limite máximo do conhecimento, uma espécie de barreira além da qual a nossa razão não pode penetrar? Será que é justamente a existência dessa barreira que justifica o nosso apetite por assuntos espirituais, místicos, que transcendem os limites da razão?

Sem a menor dúvida, nos últimos 400 anos a ciência progrediu imensamente, revelando mundos absolutamente fantásticos e inesperados: com os microscópios, vislumbramos um mundo repleto de minúsculos seres vivos, de células, de estruturas minerais e cristais belíssimos. Em níveis ainda menores, descobrimos o mundo dos átomos e das partículas elementares, os tijolos fundamentais da matéria. Com os telescópios, vislumbramos mundos distantes, de estrelas e planetas a galáxias e buracos negros, alguns a bilhões de anos-luz de distância, mais velhos do que a Terra. Seria inútil tentar fazer justiça às nossas descobertas neste ensaio ou mesmo em outro muito maior. O próprio sucesso da ciência redefine os seus limites, como um horizonte que se afasta continuamente. Muitos acreditam que, devido a esse sucesso, um dia teremos todas as respostas. Eu não poderia discordar mais.

O meu avô dizia, sabiamente, que, se usarmos um chapéu maior do que a nossa cabeça, ele cobrirá os nossos olhos. Acho importante manter isso em mente quando lidamos com os limites do conhecimento humano. Vamos começar de modo bastante abstrato, falando da quantidade total de informação: supondo que o Universo seja finito, ele tem uma quantidade finita de informação. Mesmo se ele não for finito (o que é bem mais provável), nós só podemos nos comunicar com a velocidade da luz (até que se prove o contrário), e, portanto, vivemos em uma ilha de informação limitada pela idade do Universo, de 14 bilhões de anos. Como a luz viaja a uma velocidade fixa no vácuo, no máximo podemos receber informação de um evento que ocorreu há 14 bilhões de anos. O problema é que a complexidade do Universo é tamanha e os arranjos de matéria, tão variados, que seria impossível poder armazenar conhecimento sobre tudo que existe, vive e ocorre no Universo. Portanto, só podemos ter informações aproximadas sobre o cosmo, jamais perfeitas e completas.

Os cientistas sabem disso e constroem os seus modelos sobre os fenômenos naturais de forma aproximada, deixando de lado detalhes irrelevantes. Ou seja, os cientistas usam o mínimo de informação possível em sua descrição da natureza. Por exemplo, para modelar a órbita da Lua em torno da Terra não são necessários detalhes sobre a geologia dos dois corpos celestes.

Bastam as suas massas e distância entre eles. Mais ainda, a ciência não se propõe a responder perguntas do tipo "Por quê?" Por exemplo, por que duas massas sentem uma força atrativa, que chamamos de gravidade? Não sabemos. Em 1687, o inglês Isaac Newton obteve uma fórmula descrevendo como dois corpos se atraem, com uma força proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado de sua distância. Mas ele não saberia dizer por que as duas massas se atraem. Em 1915, Albert Einstein propôs a sua teoria da gravitação, onde essa atração se deve à curvatura do espaço em torno das massas. Porém, ele também não saberia explicar por que a presença de uma massa encurva a geometria do espaço à sua volta. A ciência explica o "como", não o "porquê".

Voltando à questão da barreira do conhecimento, eu não acredito que ela exista. Ou, se existe, ela tem uma fronteira móvel, que vai se alargando com o tempo: ecoando o grego Sócrates, quanto mais aprendemos sobre o mundo e sobre nós mesmos, mais aprendemos o quanto não sabemos. A natureza é muito mais esperta do que nós, com as nossas explicações de como isso ou aquilo funciona. Afinal, nós também somos produtos de sua criatividade, o que necessariamente implica que seremos sempre incapazes de compreendê-la em sua totalidade. Se existe algo de fascinante aqui é a nossa capacidade de aprender tanto sobre o mundo, dadas as nossas limitações. Algumas questões, especialmente aquelas ligadas a origens, desafiam a nossa imaginação: será que algum dia iremos entender como surgiu o Universo, a vida e a mente? Acredito que sim, mas não antes de surgirem outras questões "impossíveis".

O homem, esse ser improvável

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Marcelo Gleiser especial para a Folha Quanto mais aprendemos sobre o Universo, maior se torna a nossa insignificância. E mais significativa se torna a nossa presença nesse vasto cosmos. Afinal, a Terra já foi considerada o centro do cosmos, até ser removida para uma das órbitas em torno do Sol, tal qual qualquer outro planeta. Depois disso, o Sol foi o removido do centro, sendo deslocado para a periferia de nossa galáxia, a Via Láctea. Mas em 1924, o astrônomo americano Edwin Hubble comprovou que a própria Via Láctea era apenas uma entre inúmeras outras galáxias, cada uma delas com milhões ou mesmo centenas de bilhões de estrelas. Hoje sabemos que existem centenas de bilhões de galáxias espalhadas pelo Universo, separadas por milhões de anos-luz.

Em pouco mais de 400 anos de ciência, passamos do centro do Universo a um planeta orbitando uma humilde estrela em meio a bilhões de outras. O que essa visão tem de humilhante, ela tem de magnífica. Termos consciência de nossa insignificância cósmica é, talvez, um dos nossos maiores motivos de orgulho; ao mesmo tempo, aprendemos a celebrar a enormidade do cosmo e a nossa capacidade de compreendê-la.

Essas reflexões tornam a questão da nossa existência ainda mais fascinante: como foi possível, em um Universo movido pelo acaso, que seres vivos tenham aparecido e, mais impressionante ainda, seres vivos inteligentes? Como foi possível, em um Universo dominado por matéria inerte, que átomos destituídos de consciência ou objetivo tenham se organizado em seres conscientes? Essas questões, claro, são bem mais antigas do que a ciência, tendo sido abordadas por inúmeras religiões no decorrer da história da humanidade. Temos uma profunda necessidade de compreender as nossas origens, de justificar de alguma forma a nossa presença aqui. Se a origem da vida permanece ainda um mistério, a sua emergência é algo que deve ser explicado cientificamente, a partir da complexificação crescente da matéria orgânica, desde os seres mais primitivos até a humanidade moderna.

O homem é um ser improvável. O que não significa impossível, miraculoso. A vastidão do Universo, ou mesmo da nossa galáxia, quase que justifica por si só a presença de vida. Pense que a Via Láctea tem centenas de bilhões de outras estrelas, provavelmente em sua maioria com planetas à sua volta. Mais de 80 planetas extra-solares já foram observados, a distâncias aproximadas de 50 anos-luz. Como a Via Láctea tem aproximadamente 100 mil anos-luz de diâmetro, esses planetas fazem parte da nossa vizinhança cósmica mais imediata. Existem projetos envolvendo telescópios orbitais bem mais potentes do que o Telescópio Espacial Hubble, que serão capazes de analisar a química da atmosfera desses planetas extra-solares, procurando por sinais de vida, como a presença de ozônio e oxigênio. E isso apenas em nossa galáxia, um mero grão de poeira na vastidão cósmica. Ou seja, não acredito que será muito difícil encontrarmos vida em outras partes da galáxia, ou, quem sabe, até mesmo em nosso Sistema Solar, como na lua de Júpiter conhecida como Europa, que aparentemente é coberta por um oceano de água salgada revestido por uma camada de gêlo de aproximadamente 19 quilômetros de espessura. Entretanto, existe uma grande diferença entre encontrar vida extraterrestre e encontrar vida extraterrestre inteligente.

O que torna o debate complicado é que temos apenas um exemplo de vida inteligente, o nosso. Revisitando a história da evolução da vida na Terra, vemos que o surgimento de vida inteligente foi consequência de uma sequência de eventos completamente aleatória. Há cerca de 200 milhões de anos, os dinossauros reinavam supremos sobre o mundo. Eles continuaram o seu reinado por 150 milhões de anos até que, um belo dia, um asteróide com diâmetro de dez quilômetros, viajando à mais de 60 mil quilômetros por hora, colidiu com a Terra sobre a península de Yucatán, no Golfo do México. A devastação causada por esse impacto destruiu cerca de 40% da vida, incluindo os dinossauros. Vários mamíferos, apesar de até então serem subjugados pelos sáurios, sendo mais adaptáveis à brusca mudança nas condições ambientais e climáticas, puderam sobreviver. E, com a sua sobrevivência, vieram mutações genéticas que eventualmente levaram ao surgimento dos primeiros primatas bípedes, nossos antepassados.

Ou seja, nós estamos aqui por causa desse evento e de suas várias consequências evolutivas e não por causa da nossa inteligência. O que nós dá mais uma razão para mantermos a nossa humildade perante as incertezas cósmicas.