O drama da descoberta

A natureza nem sempre corresponde aos nossos anseios

A ciência muitas vezes é considerada uma atividade sem emoções, destituída de drama, fria e racional. Na verdade, ela é justamente o oposto disso.A premissa da ciência é a nossa ignorância, nossa vulnerabilidade em relação ao desconhecido, ao que não sabemos. Existe sempre uma sensação de insegurança, de não termos certeza de estar indo na direção certa.

Nos casos mais comuns, quando experimentos revelam novos aspectos da natureza que não haviam nem sequer sido conjecturados, a enorme surpresa, a sensação de tatearmos no escuro, pode levar ao desespero. Nenhum exemplo na história da ciência é mais revelador desse drama do que o nascimento da física quântica, a físca que descreve o comportamento dos átomos e das partículas subatômicas -e que essencialmente está por trás de toda a revolução digital que rege a sociedade moderna. Ao final do século 19, a física estava com muito prestígio.

A mecânica de Newton, a teoria eletromagnética de Faraday e Maxwell, a compreensão dos fenômenos térmicos, tudo levava a crer que a ciência estava perto de chegar ao seu objetivo final, a compreensão de toda a natureza. Ao menos assim pensavam vários físicos. Grande engano. Para a surpresa de muitos, experimentos revelaram fenômenos que não podiam ser explicados pelas teorias da chamada era clássica.

Não se entendia por que corpos aquecidos acima de certas temperaturas brilhavam com aquela luz avermelhada que vemos nas brasas de uma boa fogueira. Não se entendia por que a luz violeta podia carregar eletricamente uma placa metálica neutra, enquanto a luz amarela nada fazia. Não se sabia se átomos eram ou não entidades reais, já que a física clássica previa que seriam instáveis, com os elétrons espiralando em direção ao núcleo.

Gradualmente, ficou claro que uma nova física era necessária para lidar com o mundo do muito pequeno. A questão era o quanto essa física seria diferente. Ninguém queria mudanças muito radicais. Ou quase ninguém. A primeira idéia da nova era veio de Max Planck, que, em 1900, propôs que átomos recebem e emitem energia em pequenos pacotes, que chamou de "quanta". Antes disso, qualquer sistema emitia e recebia energia continuamente, como quando aquecemos um bule d'água.

Eis como Planck descreveu seu estado emocional ao propor a idéia do quantum: "Resumidamente, posso descrever minha atitude como um ato de desespero, já que por natureza sou uma pessoa pacífica e contrária a aventuras irresponsáveis. Quaisquer que fossem as circunstâncias, qualquer que fosse o preço a ser pago, eu tinha de obter um resultado positivo". O uso da palavra "desespero" é revelador.

Planck viu-se forçado a propor algo de fundamentalmente novo, que ia contra tudo o que havia aprendido até então e que acreditava ser correto sobre a natureza. Abandonar o velho e propor o novo requer muita coragem intelectual. Planck o fez pois sabia que a física tinha como missão explicar o mundo natural, mesmo que a explicação contrariasse seus preconceitos.

Os experimentos não deixavam dúvida de que algo de novo era necessário. Planck, um modelo da integridade de um cientista, sabia que seu compromisso com a natureza era o único que importava. Como esse, existem muitos outros exemplos de cientistas que, deparados com resultados misteriosos e surpreendentes, lutam para propor e aceitar idéias que vão de encontro ao que acreditam ser correto.

Talvez essa seja a lição mais importante da ciência, que a natureza nem sempre corresponde aos nossos anseios e que precisamos encará-la com a humildade de quem sabe muito pouco.

O homem biônico

Em breve, os atletas mais velozes do mundo não terão pernas

Na semana passada, o mundo se deparou com uma notícia que parecia coisa de ficção científica. O atleta sul-africano Oscar Pistorius foi proibido pela Associação Internacional das Federações Atléticas (IAAF) de participar da Olimpíada de Pequim. A decisão foi acatada pelo Comitê Olímpico Internacional.

O motivo não foi doping.Segundo os membros da IAAF, Pistorius tem uma vantagem mecânica sobre seus adversários. Nascido sem o perônio nas duas pernas -o osso que conecta o joelho ao calcanhar-, Pistorius teve as duas pernas amputadas sob o joelho quando tinha onze meses. Em seu lugar, usa uma prótese de fibra de carbono com a forma da letra "J", fabricada por uma companhia da Islândia. Sempre interessado em atletismo e esportes, Pistorius conquistou o recorde mundial dos 100, 200 e 400 metros na Paraolimpíada, a olimpíada para atletas portadores de deficiência física. A coisa complicou quando Pistorius começou a marcar tempos que o qualificavam para representar seu país na Olimpíada.

Ano passado, chegou em segundo lugar na prova de 400 metros do campeonato sul-africano. O atual recorde mundial é de 43,18 segundos. Pistorius consegue marcar 46,56 segundos. E seu tempo está baixando progressivamente. Para chegar ao seu veredicto, a IAAF submeteu a prótese de Pistorius a uma série de testes no laboratório do cientista alemão Gert-Peter Brueggemann. Os testes foram claros: Pistorius pode correr na mesma velocidade que atletas sem deficiência usando 25% menos energia. O cientista concluiu que a lâmina protética retorna três vezes mais energia do que o calcanhar humano sob tensão máxima.

Temos aqui um dos primeiros casos nos quais a tecnologia modifica o corpo a ponto de criar um ser híbrido que não pode mais, ao menos segundo as regras do atletismo internacional, ser considerado humano. Claro, Pistorius está chocado com a decisão e promete que vai apelar. Seu exemplo inspira milhões de jovens com limitações físicas. Mas imagine a cena: Jogos Olímpicos de 2008, atletas preparando-se para a prova final dos 400 metros. Dentre eles, um rapaz com pernas de fibra de carbono.

Que impacto emocional sua presença teria sobre os outros atletas? Será que afetaria sua performance? Em julho passado, na competição da Liga de Ouro em Roma, Pistorius chegou em segundo lugar da prova B. A situação é constrangedora. Queremos ver o esforço de Pistorius reconhecido. Porém, sem tornar a competição injusta. Afinal, é uma questão de tempo até que fibras de carbono ainda mais sofisticadas estejam disponíveis, oferecendo uma vantagem ainda maior. Em breve, os atletas mais velozes do mundo não terão pernas. Ao menos pernas de carne e osso.

Vamos extrapolar um pouco. Membros mecânicos não são as únicas próteses possíveis. Casando materiais com eletrônica, não é absurdo especularmos que, num futuro não muito distante, será possível implantar chips no cérebro para vários fins. Por exemplo, já existem implantes que permitem que pessoas cegas distingam sombras e contrastes de claro e escuro; na semana passada, eletrodos no cérebro de uma macaca nos EUA fizeram um robô andar no Japão.

E se encontrarmos um implante que aumente o QI de uma pessoa? Será que os estudantes ricos que puderem ter esses implantes devem fazer vestibular com os outros? Se juntarmos esses avanços à genética, a coisa complica ainda mais. Logo chegaremos a um admirável mundo novo, conforme previu Aldous Huxley em seu romance de 1932. Só espero que sejamos mais sábios.

O rombo cósmico

É como se a natureza desse uma pista para que seus segredos sejam decifrados

Ahistória do Universo está escrita nos céus. O duro é interpretá-la. A situação é parecida com a dos paleontólogos, que tentam reconstruir o passado da vida na Terra com base nos fósseis, ou a dos geólogos, que tentam reconstruir a evolução da Terra desde sua infância por meio do estudo das rochas.

Por trás de cada uma dessas atividades está a convicção de que processos que ocorreram no passado foram causais, ou seja, resultados de causas que podem ser explicadas pela investigação científica. Existe, portanto, uma continuidade, uma história que pode ser resgatada com o auxílio das pistas certas. A cosmologia, que estuda a evolução do cosmo desde a sua formação até o presente, também conta com pistas -fósseis de seu passado.

O mais importante dos fósseis cosmológicos é a chamada radiação cósmica de fundo, formada quando surgiram os primeiros átomos, há aproximadamente 14 bilhões de anos. Se visualizarmos o Universo como o espaço interno de uma banheira, essa radiação seria a água. As galáxias, com todas as suas estrelas e planetas, seriam pequenos objetos flutuando nesse "oceano" de radiação, como grãos de poeira. Ou seja, essa radiação, prevista por Ralph Alpher, George Gamow e Robert Herman -os três cientistas que propuseram o modelo do Big Bang no final da década de 1940- está por toda parte. Como toda radiação eletromagnética, incluindo a luz que vemos com nossos olhos (a porção visível do espectro eletromagnético), ela é formada por fótons, as partículas de luz propostas por Einstein em 1905. Cálculos indicam que há cerca de 400 fótons por centímetro cúbico de espaço (um cubo com a extensão da sua unha). Esses fótons pertencem à radiação de microondas, sendo, portanto, invisíveis e muito frios.

Tal como a água da banheira, que pode ser mais quente aqui ou ali, a radiação de fundo também sofre variações de temperatura. No caso, essas variações são devidas aos puxões gravitacionais sofridos pelos fótons quando eles se aproximam de uma concentração de massa. A gravidade atrai toda forma de matéria e radiação, inclusive a luz, fazendo com que ela perca energia, diminuindo sua temperatura. Os buracos negros são o caso extremo, onde a atração é tão forte que nem os fótons -a luz- podem escapar. Essas variações de temperatura foram medidas com enorme precisão durante os primeiros anos deste milênio pelo satélite da Nasa WMAP.

Inicialmente, os dados indicavam que tudo parecia se comportar conforme o esperado, com flutuações distribuídas igualmente em torno de uma média: tantos locais mais quentes quanto locais mais frios. Recentemente, foi descoberta uma enorme região anômala na radiação cósmica de fundo, um rombo frio com um ângulo aproximado de 5 graus. Como comparação, a Lua cheia ocupa em torno de 1 grau no céu. A probabilidade de tal desvio é de apenas 1,85%, bem pequena. Quando deparados com anomalias dessa magnitude, cientistas ficam animados: é como se a natureza estivesse dando uma pista para que seus segredos sejam decifrados.

No caso, o passado do Universo, bem próximo de sua infância. Os processos que imprimiram esse buraco estavam presentes logo após o Big Bang, no primeiro milhão de anos de existência do Universo. Várias explicações foram já propostas. Uma delas sugere que o rombo tenha sido causado por um defeito cósmico, uma cicatriz deixada pela ruptura de simetrias que ligavam todas as forças da natureza numa só.

Neste caso, o micro, a física que usa essas simetrias para explicar como as partículas de matéria interagem, deixaria sua assinatura no macro, no Universo como um todo.

Celebrando a vida

A humanidade deve trabalhar para as futuras gerações

Talvez todos os anos sejam turbulentos. Mas tenho cá pra mim que 2007 foi um dos mais atribulados dos últimos tempos, tanto em coisas boas quanto em coisas ruins. Das ruins imagino que o leitor esteja já farto de ouvir e ver na TV e jornais, terminando com o trágico assassinato da ex-primeira-ministra do Paquistão, Benazir Bhutto. Das boas é sempre mais difícil, pois notícia boa não parece vender tanto quanto notícia ruim. Mas acho que, entre tanta desgraça, alguns sinais de esperança também apareceram no ano passado. Muitos deles, fico feliz em afirmar, vieram do trabalho de cientistas.

O Prêmio Nobel da Paz foi concedido ao ex-vice-presidente norte-americano Al Gore e aos cientistas (incluindo vários brasileiros) que trabalham no Painel Internacional Sobre Mudança Climática, o IPCC. A mobilização com relação à questão do aquecimento global jamais foi tão forte. Até mesmo o governo norte-americano, sempre o maior obstáculo com relação à imposição de controles sobre a emissão de gases, começou a dar uma balançada. Com as eleições presidenciais ocorrendo em novembro deste ano, imagino que o futuro governo, mesmo se republicano (o que parece pouco provável no momento) terá uma política ambiental bem mais aberta ao controle de emissões de poluentes, ao financiamento de pesquisa de fontes de energia independentes de combustíveis fósseis e à proteção da fauna e da flora mundial.

Não há dúvida de que existe muito trabalho pela frente. Mas a conscientização de que o aquecimento global é uma realidade e de que o futuro do nosso planeta está em nossas mãos é hoje tema de conversa em bares e jantares de família, nas escolas e nos centros de pesquisa do mundo inteiro.

Pela primeira vez na história, a humanidade deve trabalhar em conjunto para garantir a qualidade de vida das gerações futuras. A Guerra Fria, por exemplo, também foi uma ameaça global, mas a discussão não se dava em convenções com mais de uma centena de países, com representantes de Papua-Nova Guiné exercendo pressão sobre os delegados norte-americanos.

Na genética, duas grandes descobertas. A primeira, que é possível obter células-tronco pluripotentes a partir de células adultas, o que acaba com a discussão ética que vinha atravancando a pesquisa nessa área. Os cientistas que usam células-tronco para tentar obter curas para males que afligem milhões de pessoas não serão mais chamados de assassinos por grupos religiosos conservadores e poderão sair dos tribunais e voltar aos laboratórios.

Claro, sempre existirão questões éticas ligadas à pesquisa genética, ao que pode ou deve ser feito nessa área. Por exemplo, a clonagem de seres humanos é vista pela maioria esmagadora dos cientistas como algo tanto inútil sob o ponto de vista médico quanto eticamente indefensável.

Outra descoberta fenomenal, que relatei na última coluna de 2007, foi a dos vírus fósseis que impregnaram nosso genoma e que podem revolucionar o combate à muitas doenças hoje incuráveis, como é o caso da Aids.

Em 2008, entra em funcionamento na Suíça a maior máquina já construída, o acelerador gigante de partículas que promete responder a várias questões fundamentais da física, entre elas a origem da massa e a possibilidade de que as forças da natureza sejam manifestações de uma só, o campo unificado. A missão Kepler, da Nasa, buscará outros planetas como a Terra, na esperança de que a vida não seja um privilégio nosso.

Sendo um inveterado otimista, vejo este ano como o início de uma nova era em que a vida, acima de tudo, será respeitada e celebrada.

Ressuscitação e salvação

A ciência esteve perto de realizar o mito de Frankenstein

C om a chegada do Natal, achei apropriado escrever sobre as recentes descobertas científicas na área da genética que prometem revolucionar o futuro. Não, o assunto não é células-tronco. Em 2003, quando o genoma humano foi finalizado, cientistas descobriram algo surpreendente: nossos corpos possuem restos de tipos de vírus chamados retrovírus, fósseis de batalhas imunológicas travadas há bilhões de anos.

Esses retrovírus são organismos extremamente primitivos: trata-se essencialmente de tiras de material genético circundadas por um invólucro de proteínas. Não se pode nem dizer que sejam vivos. Parasitas, apenas se reproduzem quando conseguem invadir uma célula. Ali, fazem a única coisa que sabem fazer: inserir seus genes no DNA da célula de modo que, quando a célula se divide, eles vão com ela de carona, espalhando-se cada vez mais, numa espécie de colonização celular. O HIV, o vírus causador da Aids, que é um retrovírus, já causou mais de 25 milhões de mortes.

Os pedaços de retrovírus encontrados constituem 8% do genoma. Como comparação, apenas 2% são usados para produzir todas as proteínas que nos mantêm vivos. Esses fósseis genéticos contam a história da nossa evolução, das batalhas contra doenças que definiram nossa espécie. Recentemente, o cientista francês Thierry Heidmann ressuscitou um retrovírus que estava extinto havia centenas de milhares de anos. Para tal, extraiu pedaços do vírus e, como num quebra-cabeças, reconstruiu sua estrutura genética. O vírus, acordando de seu sono profundo, infeccionou ratos no laboratório, comprovando sua eficiência. Nunca a ciência esteve tão próxima de transformar o mito de Frankenstein em realidade.

A idéia de que cientistas possam ressuscitar doenças já extintas parece assustadora. Eu mesmo senti um calafrio quando li sobre isso pela primeira vez. Mas a razão para isso não é criar armas terríveis para subjugar a humanidade (se bem que o risco que isso ocorra está sempre presente). Ao contrário, é usar os retrovírus para curar doenças, a Aids entre elas.

Por que chimpanzés carregam o vírus da Aids mas nunca contraem a doença? Afinal, nosso genoma é praticamente idêntico ao deles. A diferença mais dramática é que os chimpanzés carregam em torno de 130 cópias do retrovírus extinto Pan troglodytes (PtERV), enquanto gorilas têm 80 e nós nenhuma. Quatro milhões de anos atrás, esse vírus infectou chimpanzés e gorilas. Mas não temos traço disso no nosso genoma. Foi então que cientistas da Universidade de Rochester, nos EUA, propuseram algo revolucionário: os processos evolutivos que nos protegeram do PtERV nos deixaram vulneráveis ao HIV.


Em particular, parece que a chave está num gene que nós temos e os macacos também, chamado TRIM5 . Nos humanos, esse gene produz uma proteína que destrói o PtERV. No macaco reso, ela protege contra o HIV. Após ressuscitar o PtERV, os cientistas provaram que a proteína produzida pelo TRIM5 pode proteger contra uma ou outra doença, mas não contra as duas ao mesmo tempo.

Quando nos separamos totalmente dos macacos, há 4 milhões de anos, desenvolvemos uma proteção eficiente contra o PtERV. Mas essa proteção nos deixou vulneráveis ao HIV. O objetivo agora é tentar desenvolver uma droga que atue do mesmo modo que a proteína que protege os macacos contra o HIV. Ou seja, ressuscitação e salvação à moda científica. [Para escrever este artigo, inspirei-me na matéria de Michael Specter, "Darwin's Surprise", publica na revista americana "The New Yorker", dia 3 de Dezembro de 2007.]

Testando a relatividade

Não adianta uma idéia ser "bela" sem passar nos testes

Quando perguntaram a Einstein se ele estava preocupado com possíveis erros na teoria da relatividade, ele respondeu: "De modo algum. A teoria é bela demais para estar errada".

Isso é que é confiança! Em 1915, Einstein havia sugerido um novo modo de pensar sobre a gravidade que ficou conhecido como teoria da relatividade geral. Ela substituía a idéia prevalecente na época, sugerida por Isaac Newton em 1686, que dizia que a força gravitacional entre dois objetos com massa agia à distância, sem que os objetos se tocassem. Einstein propôs que a gravidade pode ser interpretada como resultado de uma deformação no espaço devido à presença de um objeto com muita massa.

Quanto mais massa tiver o objeto, maior a curvatura que ele causa no espaço. Como quando nos sentamos num colchão; quanto mais pesados somos, mais o colchão se curva em torno do nosso traseiro.

Em física, idéias novas, especialmente as mais radicais, são sujeitas a inúmeros testes. O que diferencia a ciência é justamente essa insistência em que as hipóteses sejam testadas e verificadas em laboratórios ou, no caso da astronomia, por meio de observações com telescópios e outros instrumentos capazes de colher informação do céu. Não adianta que uma idéia seja "bela" ou extremamente elegante: sem ser verificada, não é aceita pela comunidade científica.

Claro, em alguns casos -especialmente quando a tecnologia é insuficiente-, idéias sobrevivem durante muitos anos sem serem testadas. É o caso da teoria das supercordas nos dias de hoje.
No caso da relatividade geral, o próprio Einstein havia proposto três testes. Um era a explicação para anomalias na órbita do planeta Mercúrio que não eram explicadas pela teoria newtoniana.

Outro, que a luz proveniente de estrelas distantes seriam desviadas ao passar na vizinhança do Sol. Isso porque o Sol, com sua massa gigantesca, deforma a geometria do espaço a sua volta, o que cria um efeito mensurável na Terra. O terceiro teste, mais complicado, dizia que a luz (ou melhor, a radiação eletromagnética) também era afetada pela gravidade: quanto maior a gravidade, menos energia tem a luz. Como a luz vermelha tem menos energia do que a azul, o efeito ficou conhecido como "desvio para o vermelho gravitacional".

Na década de 60, essa previsão da teoria foi testada com sucesso nos EUA. A teoria explicava também a órbita de Mercúrio, e o desvio da luz de estrelas foi verificado em inúmeras oportunidades, inclusive no Brasil em 1919. Mesmo assim, a teoria continua sendo testada.

A insistência em novos testes vem do fato de nenhuma teoria ser perfeita, existindo sempre dentro de limites de validade. A própria teoria da relatividade explica coisas que a teoria de Newton não explica, como os três testes acima. A esperança é que, ao expor a teoria a testes cada vez mais sensíveis, será possível vislumbrar onde ela falha. Essas falhas, por sua vez, apontam para novas teorias, novas idéias sobre a natureza. É sempre bom lembrar que a ciência é uma narrativa que se aprimora constantemente.

Recentemente, a teoria de Einstein foi sujeita a mais um teste: medindo a distância até a Lua com precisão de um centímetro, cientistas refletiram um raio laser num espelho deixado na superfície lunar por astronautas da missão Apollo 11. (Pondere este feito tecnológico). Mais uma vez, as correções propostas por Einstein passaram pelo teste. Com isso, teorias que tentam generalizar as idéias da relatividade ficam cada vez mais restritas.

Mas como nenhuma teoria é perfeita, nem mesmo a relatividade, a busca continua.

A mão da criação

Nos animais e plantas todos os aminoácidos são canhotos

E u sei que o título dessa coluna é meio apelativo. Peço desculpas. Mas agora que tenho sua atenção, explico do que se trata. A vida, feito as suas mãos, pode ser destra ou canhota. Quer dizer, não a vida em si, mas as moléculas que compõem os seres vivos. Que existem preferências já sabemos, mesmo ao nível macroscópico. Por exemplo, cerca de 15% da população é canhota; a maioria dos moluscos que tem uma concha espiralada tem, também um sentido prioritário de rotação (algo que vale a pena confirmar).

O mistério dessa chamada "quiralidade" é que, no laboratório, quando os aminoácidos e os açúcares que compõem as proteínas e DNA dos seres vivos são sintetizados artificialmente, moléculas com orientação destra e canhota aparecem na mesma proporção, 50% de cada. Nos animais e plantas todos os aminoácidos são canhotos e todos os açúcares são destros. Por que essa assimetria fundamental? Será que ela é determinante para a vida? Será que, se seres vivos forem achados em outros planetas deste e de outros sistemas estelares, terão a mesma assimetria?

Quando cientistas se deparam com esse tipo de desequilíbrio no mundo natural, procuram logo por uma explicação lógica. Dizer que isso é uma coincidência, mesmo que uma possibilidade viável, não é muito interessante. Além do mais, só podemos afirmar que algo é uma coincidência após eliminarmos todas as outras possibilidades, o que não é nada fácil. Melhor é imaginar que existe algum mecanismo, alguma força que seleciona a orientação espacial das moléculas.

A hipótese mais conhecida usa uma assimetria da física de partículas, ligada ao decaimento radioativo: das quatro forças fundamentais da natureza, a gravitacional, a eletromagnética e as forças nucleares forte e fraca, apenas a última exibe uma assimetria entre as orientações espaciais. Portanto, nada mais natural do que tentar usar essa assimetria como explicação.
Se estiver correta, o efeito seria o mesmo por todo o Universo. O problema é que a força fraca atua a distâncias subnucleares, isto é, dentro do núcleo atômico. É difícil imaginar que ela possa ter algum papel em escalas moleculares, que são muito maiores. Fora isso, o efeito é muito muito pequeno, e pode ser corrompido por outros maiores. Esse colunista provou recentemente que essa explicação é inviável. Temos que procurar por um outro caminho, então.

Outra idéia é que luz ultravioleta e outros tipos de radiação podem influenciar a orientação espacial das moléculas. De fato, esse efeito foi demonstrado no laboratório com vários tipos de radiação. Mas como usar essa idéia na vida primitiva, ou mesmo antes da vida, em eras "pré-bióticas"? Se a nuvem rica em hidrogênio que gerou o sistema solar há pouco menos de cinco bilhões de anos tiver passado por uma região no espaço rica nesses tipos de radiação, o efeito pode ser ativado. Especula-se que, talvez, a nuvem tenha passado perto de uma estrela de nêutrons, que pôde irradiá-la, ou numa região onde estrelas nascem, também rica em radiação.

O problema, aqui, é encontrar essas estrelas e identificar a radiação correta; fora isso, ela tem que sobreviver durante muito tempo para ser efetiva, algo que não é fácil. De qualquer forma, foram encontrados vestígios de aminoácidos com orientação como a dos da Terra em meteoritos provenientes dos confins do Sistema Solar.

Será que fomos todos irradiados e a orientação molecular da vida na Terra veio do espaço? Ainda não sabemos. Eu tenho minha própria teoria, mas hoje não sobrou espaço para explicá-la. Fica para a próxima!

O despertar de uma nova era

Parece que o debate sobre embriões já é desnecessário

D ia 21 de novembro, jornais do mundo inteiro anunciaram uma descoberta absolutamente fantástica: cientistas conseguiram criar células-tronco a partir de células da pele. Alguns chegaram até a comparar o evento ao vôo dos irmãos Wright com seu "primeiro" avião. Ou seja, uma nova tecnologia capaz de transformar o mundo. (As aspas são um lembrete de que a pessoa que fez essa asserção é, obviamente, norte-americana. Pois nós, brasileiros, sabemos que essa glória pertence ao nosso Santos Dumont.)

Vale lembrar que a importância das células-tronco vem da sua capacidade de se transformar nas células de todos os tecidos do corpo humano; musculares, nervosas, ósseas etc. Com isso, elas podem ser usadas para gerar tecidos novos, saudáveis, em pessoas afligidas por vários males, da doença de Parkinson e outras enfermidades degenerativas do sistema nervoso à diabetes. As células-tronco são uma espécie de pan-célula, uma célula que é potencialmente todas as células. Basta que seja dirigida nessa ou naquela direção, como trens em trilhos.

É justamente desse poder de transformação das células-tronco que nasce a controvérsia que tem marcado a pesquisa nessa área da biologia. Não é à toa que as células-tronco são encontradas em embriões; afinal, nesse estágio primitivo da vida é necessário justamente ir do mais geral ao mais especializado, que é o que as células-tronco são capazes de fazer. A questão que é levantada em debates que vão do ético e religioso ao político vem do fato que a extração dessas células de embriões acaba por destruí-los. Posições mais conservadoras afirmam que isso é equivalente a assassinar um ser humano, um crime. O governo norte-americano bloqueou fundos de pesquisa que envolvam a destruição de embriões.

No Brasil, o uso de embriões está sendo questionado pelo Ministério Público Federal no Superior Tribunal de Justiça. Toda uma revolução na medicina tem que esperar pela nossa lenta evolução moral. E a controvérsia continuou mesmo após cientistas afirmarem que extrairiam células-tronco apenas daqueles embriões que seriam destruídos de qualquer forma nas clínicas de fertilização.

Agora, parece que esse debate torna-se desnecessário. Ao conseguir transformar células da pele em células-tronco ou, ao menos, em células que tem o mesmo potencial de transformarem-se em células de vários tecidos do corpo humano, a questão "criminal" imediatamente desaparece.

Se as técnicas vingarem -e tudo indica que vingarão- qualquer pessoa poderá ter o seu kit de células-tronco, para ser usado em caso de necessidade, sem preocupações éticas. A técnica utilizada demonstra a incrível sofisticação da pesquisa em genética: vírus foram usados para reativar quatro genes adormecidos numa célula da pele, essencialmente reprogramando a sua função. Meio parecido com o que é feito com programas de computador quando são editados.
Existem, claro, muitos desafios técnicos pela frente: alguns dos genes sofrem mutações cancerígenas, outros causam tumores; a margem de sucesso ainda é relativamente pequena. Mas a pesquisa científica é assim mesmo, sempre obscura no início.

A descoberta alivia o peso político que pontua a questão do uso medicinal das células-tronco. Mas, a meu ver, o debate ético permanecerá. Toda nova tecnologia tem seu lado luminoso e seu lado sombrio. Será fácil manipular não só os genes mas o medo que as pessoas têm do novo. Infelizmente, a história nos mostra que toda grande revolução do conhecimento encontra forte resistência daqueles que preferem viver no passado.

A estrela de Belém

Viaje no tempo e descubra detalhes sobre os fenômenos que iluminaram os céus do hemisfério norte à época do nascimento de Jesus

"Em 12 de agosto do ano 3 a.C., ocorreu uma conjunção muito luminosa dos planetas Júpiter e Vênus na constelação do Leão"

Poucos símbolos são tão evocativos quanto a Estrela de Belém. Todo presépio com a cena da Natividade mostra os Reis Magos, vindos do leste, guiados pela estrela cujo brilho dominava os céus, adornando a noite com o augúrio de um bom presságio, o nascimento de Jesus. Já bem antes dessa época, os céus representavam a escrita dos deuses. Para os babilônios, que inventaram a astrologia, a posição relativa dos planetas e estrelas era carregada de significado, determinando o futuro de um rei ou a fertilidade das colheitas vindouras. Para os chineses, cometas eram um sinal de que algo de terrível iria acontecer. Sem compreender o aparecimento imprevisível de luminárias celestes, as civilizações antigas atribuíam a elas mensagens divinas, boas e más.

O que sabemos da Estrela de Belém? Segundo o Evangelho de São Mateus, a melhor pista que temos, deduzimos que deve ter sido um objeto celeste novo, já que serviu para guiar os Reis Magos do leste. A "estrela" apareceu duas vezes: primeiro, quando os reis tiveram uma audiência com Herodes em Jerusalém; depois, ela "pairou" sobre Belém. Mateus não diz que a estrela era particularmente brilhante, e Herodes não a viu, pois perguntou aos reis quando ela surgiu.

Temos, claro, que supor que a "estrela" de fato existiu e que não era uma aparição sobrenatural. Nesse caso, a questão que vários astrônomos e historiadores da ciência vêm se perguntando há anos é: que tipo de fenômeno astronômico poderia ter causado a aparição celeste?

Para obtermos uma resposta, temos que datar o nascimento de Jesus. Isso é um tanto complicado, pois não existe um registro definitivo. O período mais aceito pelos historiadores é entre os anos 8 e 1 a.C. - ou seja, Jesus provavelmente nasceu antes de Cristo. Mesmo esse intervalo é ainda muito longo. Afinal, coisas interessantes ocorrem nos céus todos os anos. Fontes mais recentes localizam o nascimento em torno de 3 a.C. Quais os candidatos astronômicos da época para a Estrela de Belém?

Se supormos que o evento foi luminoso o suficiente para ser visto em outros países do hemisfério norte, podemos descartar a possibilidade de que a estrela era um cometa ou uma explosão de supernova. Ambos os eventos teriam sido registrados por astrônomos em outras partes do mundo, especialmente na China, onde essas coisas eram levadas a sério. Ademais, cometas eram considerados um mau presságio. Se tivesse sido uma supernova, poderíamos ver seus vestígios até hoje. Por exemplo, a Nebulosa do Caranguejo corresponde aos restos de uma supernova que explodiu no ano 1054 e que foi devidamente registrada por astrônomos chineses e árabes.

Outra possibilidade sugerida é uma chuva de meteoros ou mesmo um meteoro de órbita irregular. A probabilidade, porém, é muito pequena, pois meteoros são vistos por pouco tempo, e a "estrela" pairou nos céus por um período relativamente longo.

Que possibilidade resta, então? Se olharmos para o céu em torno de 3 a.C. - e isso é possível hoje com computadores que recriam exatamente a posição dos planetas e estrelas em qualquer momento do passado -, encontramos um candidato para o evento: uma conjunção planetária especialmente brilhante. Conjunções ocorrem quando vemos dois ou mais planetas ocuparem o mesmo ponto no céu. Na verdade, estão muito distantes, mas, vistos da Terra, parecem se sobrepor. No ano 3 a.C., ocorreram nada menos do que nove conjunções. Mas, no dia 12 de agosto, ocorreu uma conjunção dos planetas Vênus e Júpiter na constelação do Leão, que, além de muito luminosa, tinha um forte significado astrológico. E devemos lembrar que os "reis" eram, muito provavelmente, astrólogos. Para os babilônios, Vênus era Ishtar, a deusa da fertilidade, e Júpiter, o planeta-rei. O casamento celeste deu origem ao nascimento do menino-deus.

Não podemos comprovar, ao menos sem mais dados históricos, se foi esse o evento astronômico que transformou-se na Estrela de Belém. De qualquer forma, é importante meditar sobre a relação entre a Bíblia e a História sob a luz da ciência.

Quantas Terras?

Antes de mais nada, a presença de água parece ser fundamental

Quando pensamos em vida extraterrestre, imaginamos logo seres que, bem ou mal, se parecem conosco: cabeça, olhos, boca, nariz, braços ou tentáculos, enfim, formas humanóides, popularizadas nos filmes de ficção científica.

Esse antropomorfismo dos ETs pressupõe que, nos planetas deles, existam também condições semelhantes às da Terra. O que, então, julgamos ser essencial para o desenvolvimento da vida? Antes de mais nada, a presença de água líquida parece ser fundamental.

Sem ela, fica difícil conceber como é possível que as reações químicas que caracterizam a vida, o metabolismo que transforma alimentos em energia e intenção em ação, possam ocorrer.

Reações em meios sólidos ou cristalinos são mais lentas e limitadas. Fora isso, a água é um solvente universal, extremamente eficiente. Nenhum outro conhecido se compara a ela. Mais uma coisa: a água tem a maravilhosa propriedade de ser menos densa em estado sólido do que no líquido. Isto é, gelo bóia. Caso não fosse assim, a cada vez que chegasse o inverno, a superfície congelada dos oceanos afundaria. Em alguns anos, os oceanos estariam congelados por inteiro e a temperatura do planeta seria muito baixa. Ademais, com os oceanos congelados, fica difícil vislumbrar a vida ou mesmo sua origem. Portanto, sem água líquida, mesmo que pouca, mesmo que muito fria ou muito quente, a vida não parece ser possível.

A pergunta óbvia é se existem outros planetas parecidos com a Terra, ao menos com um pouco de água. Começando com o nosso Sistema Solar, vemos que a coisa não é fácil. De todos os planetas e luas (mais de 60 delas!), apenas a Terra e Europa, uma lua de Júpiter, têm água líquida em abundância. Marte tem um pouco, já teve mais há bilhões de anos, mas agora é essencialmente um deserto gelado.

Europa muito possivelmente tem um oceano de água salgada sob uma crosta de gelo de dois quilômetros de espessura. Existem missões planejadas que irão até lá com brocas robóticas para extrair amostras dessa água.

Os outros planetas ou são muito quentes ou simplesmente não têm água -seja ela líquida, sólida ou gasosa. Não em quantidades apreciáveis. E no resto da galáxia? O número de estrelas na Via Láctea é cerca de 100 bilhões. Na última década, a astronomia respondeu a uma questão que havia séculos intrigava as pessoas: será que existem outros planetas girando em torno de outras estrelas, feito a Terra e seus companheiros que giram em torno do Sol? Hoje sabemos que a resposta é um estrondoso "sim!" Não só existem "exoplanetas", como parece que a maioria absoluta das estrelas tem planetas em órbita a sua volta.

Não podemos dar uma resposta exata, mas estimar que, no mínimo, estrelas em geral têm de um a cinco planetas a sua volta, fora incontáveis luas. Mesmo essa estimativa sendo pessimista, um planeta por estrela, nos dá em torno de 100 bilhões de planetas na nossa galáxia.

E, desses planetas, quantos são como a Terra? Difícil dizer. Mas, no ano que vem, a missão Kepler, da Nasa, vai tentar estimar a fração de planetas do tipo terrestre: com órbitas que permitam a existência de água líquida e com massa semelhante à da Terra. Mas vamos ser pessimistas e dizer que apenas 1 em 1 bilhão de planetas é parecido com a Terra. Só na nossa galáxia seriam umas cem Terras. Considerando que existem outras 100 bilhões de galáxias pelo Universo afora, cada uma com suas 100 bilhões de estrelas (em média), são 10 trilhões de Terras no Universo. Seria muito estranho que a vida tivesse surgido só aqui. Nesse meio tempo, porém, nos resta apenas aguardar.

A cauda desaparecida

Cometas são como lagartixas: o rabo cortado cresce de novo

No dia 20 de Abril, um astrônomo amador assistia calmamente aos vídeos produzidos por dois satélites (chamados STEREO) dedicados a observar o Sol. Num deles, viu um cometa, chamado romanticamente de 2P/Encke, ter sua cauda devorada. Devorada? E quem ou o que poderia comer a cauda de um cometa?
Assustado, o astrônomo comunicou-se com Angelos Vourlidas, um astrônomo do Laboratório de Pesquisas Navais norte-americano. Vourlidas e seus colegas assistiram ao vídeo boquiabertos. O que estaria acontecendo nos céus naquele momento?
É sabido que, ao se aproximarem do Sol, cometas desenvolvem duas caudas: uma, mais brilhante, formada por partículas de poeira liberadas devido ao calor; outra, mais fraca, é a cauda iônica. Esta última é formada por partículas eletricamente carregadas (os íons) que são literalmente varridas do cometa pelo vento solar, um fluxo de partículas que vem do próprio Sol.
Uma imagem sugestiva é a de uma pessoa de cabelos longos em frente a um ventilador: o vento vindo do ventilador (o vento solar) sopra os cabelos (os íons e os grãos de poeira) para longe. Tal como com cabelos, a cauda do cometa sempre aponta na direção oposta à do vento solar. O que os astrônomos viram seria equivalente aos cabelos da pessoa desaparecerem de repente, sem razão aparente.
Como a cauda é criada devido à proximidade do cometa com o Sol, a resposta tinha de estar por lá. Repassando o vídeo várias vezes, a equipe descobriu que, pouco antes de a cauda desaparecer, o Sol sofreu uma crise magnética, que resultou na expulsão de uma gigantesca bolha de plasma chamada ejeção coronal de massa (do inglês "coronal mass ejection", ou CME). Essas ejeções, gigantescos distúrbios magnéticos solares, são bastante comuns, ocorrem com freqüência no Universo.
Elas causam, entre outras coisas, as auroras boreais e austrais mais espetaculares. (Nem todas as auroras são causadas por ejeções coronais de massa.) Nesse caso, partículas vindas do Sol penetram pelo campo magnético terrestre, emitindo radiação visível.
O agravante das CMEs é que elas carregam consigo pedaços de campos magnéticos que, ao interagir com campos magnéticos terrestres ou cometários, podem gerar efeitos bem dramáticos. No caso específico dos cometas, eles podem até agir como uma espécie de tesoura cósmica, cortando a sua cauda iônica.
O efeito se deve à superposição dos campos magnéticos do cometa e da CME. Para visualizar o que ocorre, imagine um campo magnético como uma espécie de rio fluindo de uma fonte. Só que, ao contrário de um rio comum, um campo magnético pode fluir em duas direções: da fonte para fora, como no caso da água, ou na direção da fonte. Quando dois campos magnéticos em direções opostas se aproximam, eles se atraem. Foi isso o que ocorreu com o cometa.
O campo oriundo da CME encontrou-se com o campo causado pelas partículas iônicas do cometa. O encontro liberou energia de forma explosiva, cortando a cauda do cometa. Tudo isso os astrônomos deduziram reconstruindo os eventos a partir dos vídeos. Outro satélite mostrou que a mesma erupção solar danificou a cauda de dois outros cometas.
Felizmente, cometas são como lagartixas; uma vez cortado, após algum tempo o rabo cresce de novo. Apesar de não ter uma cauda magnética, a Terra tem um campo magnético que é afetado por CMEs. Sem esse campo protetor, estaríamos sujeitos a toda espécie de radiação vinda do Sol. Nossa ligação solar vai muito além da luz e do calor que recebemos.

A difícil condição humana

Por que o esoterismo pesudocientífico faz tanto sucesso?

Queremos saber mais do que podemos ver". Assim escreveu o filósofo francês Bernard Le Bovier de Fontenelle, em 1686. Seu livro tratava da possível existência de seres extraterrestres, à luz do conhecimento científico da época. Naquele mesmo ano, Isaac Newton, na Inglaterra, publicou o livro em que apresentou as leis de movimento e da gravitação. A realidade física passou a ser explicável a partir de equações determinísticas. Duas massas se atraem com uma força que age à distância.

Newton não arriscou uma explicação para o misterioso fenômeno gravitacional: como massas se atraem sem se tocar? Forças invisíveis permeavam o espaço, a realidade estendendo-se além do que podemos ver. A ciência explicava e criava mistérios.

Numa recente visita ao Brasil, inúmeras pessoas me perguntaram o que achava do filme "Quem Somos Nós?" ou dos livros de Amit Goswami e o absurdo "O Segredo". Todos oferecem uma visão alternativa ao materialismo comumente associado à ciência. Tudo é consciência, diria Goswami, e matéria e mente são manifestações dessa consciência. Se você pensar positivamente sobre sua vida, as coisas mudarão, mesmo que você não faça nada, aprendemos em "O Segredo". Gostaria que todos os moradores da Rocinha imaginassem um cheque de um milhão de reais chegando para cada um na semana que vem.

A realidade é produto de nossas mentes e pode ser alterada, vemos em "Quem Somos Nós". No filme, aprendemos mecânica quântica com o espírito de Ramtha, um guerreiro de Atlântida que viveu há 35 mil anos. Talvez as pessoas devessem ser informadas que a maioria da equipe responsável pelo filme é devota de Ramtha. O filme é propaganda para essa seita esotérica. Os "especialistas" entrevistados são irrelevantes academicamente. Li na contracapa do livro de Goswami que ele é "um dos físicos mais importantes da atualidade". Absolutamente falso. A credibilidade da ciência é manipulada para convencer as pessoas da importância das novas revelações e dos novos "profetas".

Por que esse esoterismo pseudocientífico faz tanto sucesso? O que as pessoas procuram nesses livros e filmes? Se seguirmos a história da ciência e sua relação com a religião, vemos que, após Newton, ficava difícil justificar a presença de um Deus onipresente em um mundo controlado por leis, equações e seleção natural. Por outro lado, a ciência nada oferecia para alimentar a necessidade espiritual das pessoas. Como conciliar o materialismo científico com o ódio, o amor, a morte? No início do século 20, a ciência mudou. A teoria da relatividade e a mecânica quântica redefiniram a realidade física, os conceitos de espaço, tempo e matéria. Apesar de essas teorias serem perfeitamente claras dentro de seu contexto, sua natureza filosófica, em particular, o papel do observador na prática científica, abre espaço também para especulações filosóficas, algumas iniciadas até por pioneiros da física quântica, como Heisenberg e Bohr.

A apropriação dessas teorias pelo esoterismo é inevitável. É fácil deturpá-las para afirmar que a nova ciência põe a consciência humana no centro do cosmo; que o indivíduo tem uma força que vai além de seu corpo; que nossas mentes são conectadas com o cosmo e suas forças ocultas; que somos muito mais do que aparentamos ser. Quem não quer ser mais do que é?

O sucesso do esoterismo pseudocientífico é reflexo da difícil condição humana, da dificuldade de sempre aceitar que somos seres limitados, com vidas finitas, num Universo que nada liga para nossa existência. E que temos de assumir a responsabilidade pelas nossas escolhas.

Partículas-fantasmas

Seu corpo é atravessado por trilhões deles por segundo sem que você se dê conta

Todo fantasma que se preze é capaz de atravessar paredes. Provavelmente, isso significa que ele é feito de algum material que não interage com a matéria comum, feita de prótons, nêutrons e elétrons. O estranho é que, mesmo assim, fantasmas podem deslocar móveis, fazer barulho e outros efeitos que dependem de sua interação com a matéria. Bem, talvez seja por isso que sejam entidades "sobrenaturais"; de naturais realmente elas não têm nada.

Existem, no entanto, objetos perfeitamente naturais que também podem atravessar paredes. São os neutrinos, as partículas mais exóticas da natureza, pelo menos das que conhecemos até agora. Sua história, desde que foram propostas até sua descoberta em experimentos, e as últimas surpresas que andam pregando nos físicos (que veremos numa outra semana), ilustra bem algo de que é sempre bom lembrar: a ciência é uma narrativa em andamento, que vai se aprimorando aos poucos, à medida que aprendemos mais sobre o mundo.

Durante as primeiras duas décadas do século passado, várias descobertas sobre o núcleo atômico revelaram que os átomos podem se transmutar uns nos outros, realizando espontaneamente o sonho dos alquimistas. Infelizmente, não era o chumbo que se transmutava em ouro, mas átomos mais pesados, como o urânio, ditos radioativos por emitirem radiação.
Dos três tipos de radiação emitidos pelos núcleos de átomos radioativos, um deles, chamado de radiação beta, era particularmente misterioso. Sabia-se que a radiação beta tinha carga elétrica negativa; logo ficou claro que os raios beta eram elétrons sendo ejetados pelo núcleo. Todavia, sabia-se que o núcleo era eletricamente positivo. De onde vinham esses elétrons com carga negativa? E sua energia?

A situação era exasperadora. Alguns físicos, como o grande Niels Bohr, chegaram até a sugerir que a lei de conservação de energia fosse abandonada. A solução foi oferecida por Wolgang Pauli em 1930: "Tenho uma solução desesperada, a possibilidade de que exista no núcleo uma partícula sem carga elétrica que é ejetada com o elétron". A partícula ficou conhecida como "neutrino", ou seja, um nêutron (o companheiro do próton no núcleo, descoberto em 1932) pequenino.

Ficou claro que o decaimento beta é, na verdade, a desintegração de um nêutron num próton, num elétron e num neutrino (mais precisamente um "antineutrino", mas vamos deixar isso de lado). Note que a carga elétrica é a mesma antes e depois da reação [zero = (+) + (-) + zero]. O neutrino garante, também, a conservação de energia.

Apenas em 1956 o neutrino foi descoberto. A demora se deveu às estranhas propriedades dessa partícula. Para ser detectada, uma partícula precisa interagir com um detector. Por exemplo, você só enxerga porque seus olhos podem detectar os fótons, as partículas da luz. No caso dos neutrinos, sua interação com partículas de matéria como elétrons é tão fraca que eles são capazes de atravessar paredes, pessoas e até mesmo planetas inteiros sem uma única interação.
Seu corpo é atravessado por trilhões deles por segundo sem que você se dê conta!
Por isso, os neutrinos são chamados de partículas-fantasmas.

De onde vêm esses neutrinos todos?

A maioria vem do centro do Sol, onde temperaturas de 15 milhões de graus Celsius são capazes de fundir hidrogênio em hélio, produzindo também neutrinos em abundância: ao menos na física, os fantasmas vêm da luz e não das trevas.

A natureza por trás de um véu

Nosso colunista entra fundo na discussão da reportagem de capa desta edição: afinal, quem (ou o quê) era Deus para Einstein?

"O credo de Einstein era formado por equações, a língua universal do Cosmo"

Quem acha que ciência e religião são duas coisas completamente antagônicas deveria ler a célebre autobiografia de Albert Einstein. Pois é, um dos maiores nomes da ciência de todos os tempos, o homem que nos presenteou com toda uma nova visão de mundo, era uma pessoa profundamente religiosa. Porém o sentido dessa religiosidade deve ser entendido com muito cuidado. Einstein detestava autoridade de qualquer espécie, especialmente a que se impunha por meio de ortodoxias religiosas ou políticas. Não acreditava em um deus sobrenatural ou em qualquer forma de religião organizada. Sua religiosidade foi evoluindo aos poucos, do tradicional ao pessoal, uma história de amor entre a razão e o mundo.

Como ele mesmo afirmou, quando menino era bastante religioso no senso comum, mistificado pelos mistérios da natureza e pela possibilidade de um deus criador. Com 5 anos, seu pai deu-lhe uma bússola de presente. O menino Einstein olhava boquiaberto para o instrumento, tentando entender por que apontava sempre para o norte, que segredos ocultava. Forças invisíveis estavam atuando, revelando um aspecto mágico da natureza, uma realidade que ia além da nossa percepção sensorial.

Aos 12 anos, essa fé num criador que comandava o mundo se transformou. Einstein deixou de acreditar nas histórias da Bíblia e passou a se aprofundar no estudo da ciência. Se a natureza ocultava a sua essência dos homens, cabia a eles tentar desvendá-la. E, para isso, o único caminho era por meio do uso da razão, do método científico. Apenas desse modo seria possível mergulhar fundo nos mistérios do Cosmo e decifrá-los para que todos compartilhem de sua beleza. Einstein considerava essa busca, a devoção de um cientista, a verdadeira religião: "A mais profunda emoção que podemos experimentar é inspirada pelo senso de mistério. Essa é a emoção fundamental que inspira a verdadeira arte e a verdadeira ciência", escreveu. Vemos que os mistérios do mundo despertavam a mesma emoção que sentiu quando era menino, ao ver a bússola apontar para o norte. A emoção do menino inspirou a devoção do cientista, uma devoção que o próprio Einstein acreditava ser essencialmente religiosa: "A existência de algo que nós não podemos penetrar, a percepção da mais profunda razão e da beleza mais radiante no mundo à nossa volta, que apenas em suas formas mais primitivas são acessíveis às nossas mentes - é esse conhecimento e emoção que constituem a verdadeira religiosidade; nesse sentido, e nesse sentido apenas, eu sou um homem profundamente religioso".

Para Einstein, a religião organizada, com sua ênfase em hierarquias e poder, com seu autoritarismo e repressão, violava a essência da espiritulidade humana, que deveria ser livre para dedicar-se ao que existe de mais importante em nossas vidas, o mundo onde vivemos e as pessoas com quem dividimos nossa existência. Nós somos matéria antes, durante e após as nossas vidas, matéria em diferentes níveis de organização. Enquanto vivos, nada mais nobre do que nos entregarmos à natureza, ao seu estudo e contemplação. Era essa a essência da religiosidade humana, associar o sagrado à natureza, e não a uma divindade antropomórfica, vaidosa e caprichosa.

Einstein acreditava na força da matemática, da razão, para decifrar a essência do mundo natural. Seu credo era formado por equações, a língua universal do Cosmo. Durante as três últimas décadas de sua vida, dedicou-se à busca de uma teoria unificada, uma teoria capaz de descrever todos os fenômenos naturais a partir de uma única força, a causa de todas as causas, o princípio absoluto. Se Einstein acreditava em algum Deus, era nesse, cuja essência única se ocultava na diversidade dos fenômenos naturais, como uma noiva que oculta o seu sorriso por trás de um véu, seduzindo o noivo a vislumbrá-lo.

50 anos da era espacial

O mundo hoje depende dos satélites de comunicação, heranças do Sputnik

No dia 4 de outubro de 1957, cientistas soviéticos mudaram a história. Nesse dia, o primeiro satélite artificial -um objeto criado por mãos humanas capaz de girar em órbita da Terra- foi lançado ao espaço. A pequena esfera metálica, pesando em torno de 90 quilos, circundou a Terra 14 vezes por dia, viajando a quase 30 mil km/h a uma altitude de 940 km. O feito causou ondas de choque pelo mundo, especialmente nos EUA.

Em meio à Guerra Fria, a tensão entre os americanos e os soviéticos era explosiva. O fato de os soviéticos terem desenvolvido foguetes capazes de lançar objetos de cem quilos ao espaço significava que poderiam facilmente armá-los com explosivos nucleares.
O lançamento do Sputnik marca não só o início da corrida espacial como, também, o de uma plausível guerra nas estrelas. O mundo todo ouviu os sons de rádio em duas freqüências: "bip, bip". Um som vindo do espaço, criado pelos homens. Para quem não era soviético, aquilo era assustador.

No dia 6 de novembro, os soviéticos ampliaram o feito, lançando o Sputnik-2. Pesando dez vezes mais do que o Sputnik-1, esse satélite levou o primeiro ser vivo da Terra ao espaço, a cadela Laika.

Os americanos tentaram responder à altura. No dia 6 de dezembro do mesmo ano, equipes de jornalismo foram convidadas ao Cabo Canaveral para registrar o lançamento do primeiro satélite americano. Após subir menos de dois metros, o foguete explodiu, causando um vexame nacional e muita gozação dos soviéticos. O feito americano foi logo apelidado de "Flopnik", "Dudnik", "Kaputnik".

No dia 31 de janeiro de 1958, Werner von Braun salvou a situação. Usando um foguete Júpiter C, Von Braun lançou o primeiro satélite norte-americano em órbita, o Explorer-1. Desta vez, a imprensa não foi convidada. O satélite, munido com um contador Geiger, registrou pela primeira vez evidência de que a Terra é cercada por cinturões de partículas carregadas, aprisionadas pelo campo magnético terrestre, os cinturões de Van Allen. O espaço não era apenas palco de ameaças bélicas; era, também, um gigantesco laboratório científico, esperando para ser explorado.

Uma mistura de prestígio e vaidade nacional empurraram os programas espaciais americano e soviético. Mais uma vez, foram os soviéticos que assumiram a liderança: Yuri Gagárin circundou a Terra no dia 12 de abril de 1961. O homem não estava mais preso ao seu planeta-mãe.

Os americanos tinham de fazer algo, e rápido. No dia 25 de maio de 1961, John Kennedy anunciou que o objetivo principal da recém-criada Nasa era "levar um homem à Lua e retorná-lo, são e salvo, à Terra". O sucesso da missão Apollo foi tremendo. Lembro-me de assistir, com meus primos, ao astronauta Neil Armstrong dando seus primeiros passos na Lua, no dia 20 de julho de 1969. A bandeira americana, rígida, foi fincada em solo alienígena.

Passados 50 anos, sondas espaciais exploram mundos nos confins do sistema solar e até além, com as missões Voyager-1 e 2. Mas muitos dos sonhos que tantos tinham ainda não foram realizados: a exploração humana de Marte, colônias espaciais, viagens tripuladas até as estrelas. Após a Lua, faltou a continuação do simbolismo mítico de ir além, de explorar o desconhecido. Os custos são imensos, os riscos e desafios tecnológicos também.

Mas convém lembrar que o mundo hoje depende de modo essencial dos satélites de comunicação, dos aparelhos de GPS, todos heranças do Sputnik. Nossa visão cósmica mudou após o telescópio espacial Hubble. Estamos ainda dando os primeiros passos; a jornada até as estrelas é longa.

A música das esferas

Para os pitagóricos, a essência da realidade estava na matemática, na dança dos números

Tudo começou na Grécia antiga. Mais precisamente, no sul da Itália, que, na época, era parte da Grécia. Num vilarejo chamado Crotona, em torno de 550 a.C., o filósofo Pitágoras fundou uma espécie de comunidade, na qual pensadores -tanto homens quanto mulheres- vislumbravam os mistérios do cosmo e da existência munidos de uma nova arma: a razão.

Claro, isso não significa que as pessoas antes de 550 a.C. eram estúpidas; ao contrário, é sempre bom lembrar que, mesmo que vivessem no passado distante, eram tão inteligentes e criativas quanto nós. Apenas tinham ao seu dispor tecnologias e métodos diferentes dos nossos. A novidade era que, pela primeira vez, passaram a usar a razão e não a superstição para interpretar o mundo à sua volta.

Existiam outros que, como Pitágoras, tentavam aos poucos deixar os deuses do Olimpo de lado, ao menos como explicação para os fenômenos naturais. Mas os pitagóricos eram diferentes: para eles, a essência da realidade estava na matemática, na dança dos números. Refletir sobre o mundo significava investigar as relações entre os números, como podiam eles ser usados para descrever a natureza. Essa é a essência da ciência.

Do pouco que sabemos da escola pitagórica, algo de certo é o status semilegendário de seu fundador, Pitágoras.

O leitor deve se lembrar do famoso teorema que leva seu nome, envolvendo triângulos. Aparentemente, não foi Pitágoras quem obteve o resultado, mas algum, ou alguns, de seus discípulos. A descoberta que é, em geral, atribuída ao mestre é outra. Foi ele quem descobriu a matemática da música.

Pitágoras percebeu que os sons que chamamos de harmônicos vêm de relações diretas do comprimento da corda de um violão (para citar um instrumento moderno), expressas em termos de números inteiros. Por exemplo, uma oitava acima é obtida ao soarmos a corda na metade de seu comprimento, ou seja, na razão de 1/2.

Uma quinta é obtida soando a corda a 2/3 de seu comprimento; uma quarta, a 3/4. Essa descoberta teve repercussões muito profundas, que estão conosco até hoje. Antes de mais nada, elas representam uma matematização da sensação de harmonia, uma expressão tangível duma propriedade dos nossos cérebros. Por que alguns sons são prazerosos enquanto outros são dissonantes, a ponto de ferir nossos ouvidos? O que isso nos diz sobre o funcionamento do cérebro?

Deixando as ciências cognitivas de lado, Pitágoras generalizou a noção de harmonia para além dos sons da lira. Segundo ele, o cosmo era construído de forma harmônica, seguindo princípios matemáticos que representavam a estética do belo: a função do filósofo era desvendar esses princípios, a harmonia cósmica, a linguagem matemática da Criação. A lenda diz que foi ele que propôs a noção de música das esferas: que o Sol e os planetas, girando nos céus em proporções harmônicas, geram uma melodia que expressa a arquitetura cósmica.

Até que ponto foram mesmo Pitágoras e seus discípulos que criaram todos esses conceitos? Difícil dizer.

Estudos recentes mostram que a maioria das grandes descobertas atribuídas a Pitágoras são falsas, construídas durante a Idade Média e a Renascença a partir do pouco que foi escrito sobre ele na Antigüidade.

Mesmo assim, fica o poder simbólico, arquetípico, da visão pitagórica. Grandes pensadores, como Kepler e mesmo Einstein e Bertand Russell, foram influenciados pelo mito pitagórico. Como muitos outros mitos, modernos e antigos, nos informam, é na crença -e não na sua realidade- que reside sua força.

Injustiças do Nobel

Otto Hahn foi um grande cientista e merecia o prêmio. Mas não sozinho

Na semana que passou foram anunciados os Prêmios Nobel de Física e Química. Com certeza, alguns cientistas devem ter ficado agoniados, esperançosos de que este seria seu ano. Lembro-me bem, quando fazia meu pós-doutorado no Instituto de Física Teórica da Universidade da Califórnia, de que o físico Frank Wilczek ficava extremamente nervoso nessa época. Wilczek finalmente ganhou seu merecido Nobel em 2004, dividindo-o com David Gross e David Politzer. Os três descobriram uma propriedade importante das partículas chamadas quarks, que compõem os prótons e nêutrons no núcleo atômico.

Imagino que Wilczek durma mais sossegado desde então.O mesmo não pode ser dito de alguns físicos e químicos que não foram homenageados pelo prêmio, especialmente aqueles cujos próprios colegas, trabalhando nas descobertas com que estavam associados, o foram. Talvez o exemplo mais flagrante disso seja o Prêmio Nobel de Química de 1944, dado ao alemão Otto Hahn, "pela descoberta da fissão nuclear". A fissão é o processo no qual núcleos pesados, como os de urânio e plutônio, podem ser divididos quando atingidos por um nêutron ou outra partícula. É a fissão que está por trás do funcionamento dos reatores nucleares e das bombas atômicas, como as detonadas em Hiroshima e Nagasaki no final da 2ª Guerra Mundial.

Hahn foi um grande cientista e merecia o Nobel. Mas não sozinho. Seus resultados foram o fruto de uma colaboração de anos com a física austríaca Lise Meitner, iniciada em 1917. Meitner teve um papel fundamental na história da física nuclear. Forçada a fugir da Alemanha nazista em 1938 com apenas um anel de diamante no bolso, ela encontrou asilo na Suécia. Mesmo assim, continuou a corresponder-se com Hahn, que manteve seus experimentos em Berlim. Em 1939, Hahn publicou seus resultados sobre a fissão do urânio nos elementos bário e criptônio.

No dia seguinte, Meitner e seu sobrinho Otto Frisch publicam um artigo com a teoria por trás dos resultados de Hahn. Mesmo que Hahn tenha, em seu discurso de aceitação do Nobel em 1946, prestigiado a importância de Meitner em suas descobertas, nem ele nem o Comitê da Academia Real da Suécia viram como necessário que dividisse o prêmio com ela e Frisch, ou mesmo com Fritz Strassmann, que trabalhou com Hahn em seu laboratório. Como consolo, Hahn, Meitner e Strassmann dividiram a medalha Fermi em 1966, dada pelo governo americano. Mas a injustiça nunca foi corrigida.

Outro exemplo, mais próximo de nossa casa, é o do físico César Lattes, morto em 2005, um dos grandes nomes da ciência nacional. Em 1947, com apenas 23 anos, Lattes foi para a Universidade de Bristol, na Inglaterra, trabalhar no laboratório de Cecil Powell. Powell havia desenvolvido um método para detectar partículas submicroscópicas conhecido como emulsão nuclear, baseado no uso de placas fotográficas especializadas. Lattes aprimorou o método de Powell, convencendo a Kodak a aumentar a sensibilidade das placas, adicionando maiores quantidades de boro.

Munido das novas placas, Lattes e a equipe de Powell descobriram uma nova partícula da matéria, o méson pi (ou píon), responsável pelas interações entre prótons e nêutrons no núcleo atômico. Em 1947, o grupo escreveu um artigo para a revista "Nature" com a seguinte ordem de autores: C. Lattes, H. Muirhead, G. Occhialini e C. Powell. Ou seja, alfabética, com Lattes como primeiro autor. Em 1950, Powell recebeu o Nobel sozinho. Lattes, que fez muitas outras descobertas, nunca se conformou com a omissão.

A assinatura da natureza

Einstein montou um mundo estranho, mas verdadeiro

Como os cientistas constroem suas teorias? Tudo começa com uma ou mais hipóteses ou princípios, os arcabouços que sustentam o resto. Se um princípio que serve de base para uma teoria é incorreto, a teoria desaba, como um prédio sem fundação. Einstein era o rei dos princípios. Sua teoria da relatividade especial, de 1905, é baseada em dois: as leis da física são as mesmas para observadores em movimento com velocidade constante; e a velocidade da luz é sempre a mesma, independente do movimento de sua fonte ou do observador.O primeiro princípio não era novidade, conhecido já desde o século 17. O da velocidade da luz, porém, era novo e ousado.

Com ele, Einstein propôs que a luz fosse diferente do que conhecemos. Afinal, se você está num carro a 60 km/h e joga uma bola para a frente a 20 km/h, uma pessoa na calçada vê a bola a 80 km/h (60+20=80), descontando a resistência do ar, naturalmente. Com a luz é diferente: substituindo a bola por uma lanterna, a luz tem a mesma velocidade para você no carro ou alguém na calçada: 300 mil quilômetros por segundo.

Estranho mundo esse que Einstein construiu. Estranho, mas verdadeiro. Porém, algo que ele não abordou é o valor da velocidade da luz. Os 300.000 km/s equivalem, aproximadamente, à velocidade da luz no vácuo. (O valor é ligeiramente menor, mas não importa.) Por que não 230.000 km/s, ou 400.000.000 km/s? O que determina o valor da velocidade da luz? Ninguém sabe. O valor é usado na construção da teoria e tudo depende dele. Ele é uma "constante da natureza", um número medido mas não explicado, com um papel fundamental na descrição dos fenômenos naturais. A velocidade da luz não é a única constante da natureza.

Longe disso. Como ela, existem outras que aparecem em teoria diferentes. Às vezes, várias constantes aparecem na mesma fórmula. Cada uma delas contém informações sobre aspectos diferentes da física do sistema. Por exemplo, a velocidade da luz é importante quando as velocidade são muito altas, mas ela não aparece na descrição dos movimentos de baixa velocidade, os do nosso dia-a-dia. Outra constante importante é a constante gravitacional de Newton, que determina a intensidade da atração gravitacional entre duas massas, sejam elas duas bolas de futebol ou o Sol e a Terra. Como é de esperar, essa constante só é relevante em situações nas quais a força gravitacional atua. Viajando ao mundo dos átomos, moléculas e partículas subatômicas, outras constantes vão aparecendo, determinando a intensidade das interações entre os constituintes fundamentais da matéria. Dois elétrons sofrem uma repulsão controlada pelo valor de sua carga elétrica, outra constante fundamental da natureza.

Ninguém sabe por que o elétron tem a carga que tem, mas seu valor é essencial na descrição dos átomos, estabelecendo as propriedades de vários materiais ou então de reações químicas. As constantes da natureza são como as impressões digitais do Universo onde vivemos. Caso mudem, mudam também as características físicas do mundo: átomos ficam instáveis; estrelas, planetas e pessoas, inviáveis. Algumas teorias sugerem que nosso Universo é muito particular -outros universos existiriam e suas constantes teriam valores que proibiriam a formação de estruturas complexas. Difícil saber. Outras teorias afirmam que todas as constantes são, em princípio, calculáveis a partir de uma só, a "mãe" de todas as constantes. Pode ser. No meio tempo, o desafio permanece. Será que um dia explicaremos por que a velocidade da luz é 300.000 km/s?

Duas culturas

Como teorias tão especulativas e tão difíceis de testar podem ser tão populares?

Quando a expressão "duas culturas" é mencionada, pensa-se logo no físico e escritor inglês C. P. Snow, que no final da década de 1950 argumentou que a rixa entre as culturas científica e humanística ameaçava a produção acadêmica. Esta poderia tornar-se estéril, destituída de idéias verdadeiramente novas. Hoje, quero abordar uma outra rixa que, apesar de mais interna à física, repercute em várias áreas. Trata-se da disputa entre os físicos que trabalham na teoria das supercordas e, essencialmente, todos os outros.

Antes de mais nada, um esclarecimento. "Supercordas" é o nome dado às teorias da física de altas energias que visam mostrar que tudo que existe na natureza é manifestação de uma única força. A física descreve o mundo natural em termos de interações entre os vários tipos de força. Após 400 anos de pesquisa e experimentação, a versão atual dessa narrativa resume tudo que percebemos e medimos em termos de quatro forças: as forças gravitacional e eletromagnética, que conhecemos bem, e as forças nucleares forte e fraca que, como diz o nome, só atuam dentro do núcleo atômico.

Albert Einstein passou os últimos 30 anos de sua vida tentando encontrar uma formulação na qual as forças gravitacional e eletromagnética fossem, na verdade, uma única força, capaz de se manifestar de dois modos.

Apesar de ter falhado na empreitada, a idéia persistiu, em parte porque a maioria dos físicos vive numa cultura monoteísta, em parte pelo sucesso que outras unificações tiveram na física e em parte porque a função da física é tentar obter a descrição mais simples possível dos fenômenos naturais.

Milhares de físicos continuam tentando encontrar essa força unificada. A idéia mais promissora é, sem dúvida, a das supercordas, a teoria que substitui o elétron e outras partículas fundamentais da matéria por tubos de energia -as supercordas- que existem em nove dimensões espaciais (seis a mais do que as que vemos) e cujos efeitos se manifestam a distâncias muito menores do que as que podem ser medidas experimentalmente, ao menos no futuro próximo.

Nada de errado em construir teorias especulativas sobre o mundo. A maioria das grandes idéias científicas surge exatamente assim, por meio de especulações. Mas o que vem ocorrendo é um ressentimento crescente entre os físicos que trabalham em outras áreas, que afirmam que as supercordas atraem gente e dinheiro demais.

Dinheiro, aqui, significa financiamento para pesquisa e o número de empregos nessa área, tanto em pós-doutorados quanto em vagas para professores. "Como teorias tão especulativas, que jamais foram demonstradas e que têm chances apenas remotas de serem testadas com a tecnologia atual, podem ser tão populares e bem-sucedidas?" -perguntam os físicos de outras áreas. O problema é de natureza filosófica, já que a essência da física é a construção de teorias "testáveis" sobre o mundo. Se uma teoria não pode ser testada, ou se pode ser modificada a cada vez que é demonstrada incorreta, feito um peixe escorregadio que ninguém consegue agarrar, o que essa teoria explica? Ela é uma teoria física ou apenas especulação metafísica? Essa é a rixa.

O sucesso das supercordas vem do seu apelo mítico: a teoria das teorias, o mundo numa equação, a "mente de Deus" etc. Mas não é por isso que devem ser desmerecidas. Mesmo se erradas, muito se aprende com elas.

Se certas, serão a coroação de quase três milênios de platonismo. Nesse meio-tempo, o ideal não seria cortar o financiamento dessa área de pesquisa, mas ampliar o das outras. Um bolo maior alimenta mais gente.

Como fazer galáxias

A força de atração gravitacional é sempre superior

No último século, nossa visão cósmica passou por uma profunda transformação. O cosmo cresceu assustadoramente, virou uma entidade dinâmica, sempre em expansão, povoado por uma variedade imensa de objetos.

Parece até brincadeira, mas até a década de 1920 se acreditava que a Via Láctea fosse a única galáxia no cosmo. Claro, astrônomos viam outras "nebulosas", mas a maioria pensava que elas faziam parte da nossa galáxia. Alguns, porém, afirmavam que essas nebulosas eram outros "universos-ilhas", galáxias como a nossa. Não havia consenso.

Apenas em 1924, o astrônomo americano Edwin Hubble, munido de um telescópio de 100 polegadas (o diâmetro do espelho coletor de luz), pôs fiz ao debate: Hubble provou que os universos-ilhas estavam fora da nossa galáxia, sendo, portanto, galáxias também. O cosmo era muito maior do que se imaginava, com um número de galáxias imenso, chegando a centenas de bilhões. Por sua vez, cada galáxia tem uma enormidade de estrelas, de alguns milhões a centenas de bilhões. Bilhões de ilhas com bilhões de "árvores" iluminadas.

Essa fantástica visão era apenas o começo. Em 1929, Hubble fez outra descoberta fundamental, talvez uma das mais importantes na história da ciência: o Universo está em expansão!
As galáxias estão, na maioria, se afastando umas das outras. Ora, se isso é verdade, a conclusão natural é que, no passado, elas estiveram mais próximas. Num passado muito distante, estariam amontoadas. Este seria o momento "inicial", o Big Bang. Mas o assunto hoje são as galáxias. Como surgiram? A idéia de que o Universo está em expansão vai contra a noção de que galáxias são um aglomerado de matéria. Será que não deveriam se dispersar pelo espaço devido à expansão? O que as mantém coesas?

Para entendermos isso, uma pequena digressão. A coesão das coisas é devida a forças atrativas. No caso das galáxias, a força em atuação é a gravidade, sempre atrativa. Se as galáxias não se dispersam, é porque a atração gravitacional de sua matéria é superior aos efeitos da expansão. Mas que matéria é essa? Outra descoberta surpreendente: a matéria que vemos -que compõe as estrelas e as nebulosas- é apenas uma pequena fração da matéria total que existe numa galáxia.

A maior parte da matéria nas galáxias é invisível. Não só invisível, mas não tem nada a ver com a matéria comum, feita de prótons, nêutrons e elétrons.

Ela é a chamada matéria escura, que não emite luz, interagindo com a matéria comum apenas por meio de sua atração gravitacional. Não podemos vê-la diretamente, mas sabemos que existe pelo modo como a matéria que brilha se move em sua presença.

Portanto, para galáxias existirem, precisamos de matéria comum e de matéria escura. Mas está faltando algo de muito importante, especialmente se queremos entender como as galáxias nasceram durante a infância do Universo. Para que matéria se condense, é necessária uma semente, um amontoado inicial de matéria que atraia mais matéria. Que sementes são essas? Segundo as teorias atuais, essas sementes foram criadas durante os primeiros instantes de existência do cosmo, cerca de 14 bilhões de anos atrás. Elas são os restos mortais de um tipo de matéria exótica que já não existe -fósseis do Big Bang.

Sabemos que essa idéia deve estar correta porque prevê outros efeitos que foram observados recentemente.

Dentre eles, que o Universo tem uma geometria plana. Matéria comum, matéria escura, sementes primordiais de energia. O céu é cheio de surpresas, a maioria delas invisíveis aos olhos.