Grandes questões

Nos últimos 400 anos, milhares de homens e mulheres usaram o método científico para construir um corpo de conhecimento único que transformou a humanidade. 

Baseado na formulação de hipóteses e nos seus testes empíricos, o método oferece um processo de construção progressiva, em que descrições cada vez mais abrangentes dos fenômenos naturais são obtidas.

Da física de Newton, que descreve a gravidade como uma ação à distância entre corpos com massa, à relatividade de Einstein, que descreve a gravidade como resultado da curvatura do espaço em torno de objetos com massa, uma quantidade cada vez maior de fenômenos naturais foi compreendida.

O mesmo ocorre com a mecânica newtoniana e sua extensão para a mecânica quântica, que descreve os átomos e suas partículas. Ou da biologia com Darwin e a subsequente revolução na genética. Dessa compreensão e de suas aplicações vem a tecnologia, parte indissolúvel de nossas vidas.

Esse acúmulo de conhecimento não ocorreu ao acaso. Ideias, por mais belas e convincentes que possam parecer, só se tornam parte do corpo de conhecimento científico após serem testadas no laboratório.

Mais precisamente, uma teoria só é aceita enquanto não for provada errada ou incompleta. Não existem explicações finais; apenas descrições satisfatórias dentro do que podemos testar.

Com o avanço da tecnologia, esses testes tornam-se cada vez mais refinados. É justamente dessa maior precisão que falhas nas teorias aceitas podem surgir. Sem o constante refinamento das tecnologias usadas, ficamos sem meios de testar novas ideias. E o avanço do conhecimento estagna.

Essa é uma preocupação constante dos cientistas, especialmente daqueles cujas ideias e teorias envolvem testes que empregam tecnologias avançadas e, em geral, caras. Quem não fica maravilhado com as imagens espetaculares de galáxias e nebulosas distantes do Telescópio Espacial Hubble ou de um dos telescópios gigantes no topo de montanhas no Havaí e no Chile? E a descoberta do bóson de Higgs, a tal "partícula de Deus"?

Galáxias a 10 bilhões de anos-luz ou partículas subatômicas que existem por menos de um bilionésimo de segundo parecem ser realidades distantes do nosso dia a dia, com contas a pagar, trânsito, questões sociais e políticas diversas. Há quem diga que são essas as questões fundamentais, que investir no conhecimento mais abstrato é perda de tempo e de insumos fiscais.

Não há dúvida de que problemas sociais e políticos precisam de nossa atenção. Não há dúvida também de que projetos científicos de larga escala são caros. Porém, a resposta não precisa ser "isso ou aquilo". Não precisa e não deve.

Se deixarmos de questionar o sentido profundo das coisas e nos dedicarmos apenas ao imediato, abandonaremos um dos aspectos mais nobres da humanidade: a necessidade de nos questionar sobre o mundo, sobre nosso papel nele e nossas origens. Deixaremos de construir pontes entre as várias vertentes do conhecimento, que enriquecem nossa visão de mundo.

Uma sociedade que deixa de se indagar sobre as grandes questões está fadada ao retrocesso. O espírito humano precisa do novo para crescer.

Questionando a realidade

 Na ciência, um objeto pode estar em dois lugares ao mesmo tempo, atravessar obstáculos, ter dois estados incompatíveis 

 A realidade pode ser mais estranha do que a ficção. Na ciência, os efeitos quânticos, que aparecem quando estudamos objetos muito pequenos, certamente são mais estranhos do que podemos imaginar. Um objeto pode estar em dois lugares ao mesmo tempo, atravessar obstáculos, ter dois estados incompatíveis, como o gato de Schrödinger, morto e vivo ao mesmo tempo.

 Mas como sabemos que esses efeitos de fato ocorrem? E por que não vemos isso normalmente? Qual a fronteira entre a realidade quântica, com seus efeitos bizarros, e a nossa realidade comum?

 Essas respostas só podem ser dadas através de experimentos. Foi assim que ficou determinada a mais estranha das propriedades quânticas, que está por trás de todo esse mistério: a dualidade partícula-onda. Desde os atomistas gregos, costumamos visualizar a matéria como feita de partículas, objetos minúsculos e indivisíveis. O elétron, que gira em torno do núcleo atômico, é um exemplo popular. Mas em 1924, Louis de Broglie propôs algo inusitado: o elétron é também uma onda. E não só ele, como todas as outras partículas; as entidades fundamentais da matéria têm dupla identidade, a dualidade partícula-onda.

 O estranho disso é que partículas e ondas têm propriedades muito diferentes: partícula são localizadas, ocupam pouco volume no espaço; ondas se espalham. Em 1927, Clinton Davisson e Lester Germer observaram a difração de elétrons ao passarem por um cristal de níquel, um efeito típico de ondas. A difração ocorre, por exemplo, quando ondas passam por duas fendas. Imagine ondas de água passando por uma barragem com apenas duas portinholas, ou ondas de luz passando por uma parede com duas fendas. Elas interferem e criam um padrão de estrias claras e escuras num anteparo. Se repetíssemos o experimento atirando balas (partículas) através das fendas, elas iriam se amontoar no anteparo bem atrás das fendas: balas não interferem entre si, não sofrem difração.

 No experimento de Davisson-Germer, o cristal de níquel fazia o papel da parede com fendas. Em 1989, Akira Tonomura, do Japão, conseguiu fazer o experimento de elétrons passando por fendas. Os resultados foram bizarros. Ele mostrou que um elétron, passando sozinho pelas fendas, interfere com ele mesmo: ou seja, o elétron se comporta como uma onda passando pelas duas fendas ao mesmo tempo!

 O que ocorre com "partículas" maiores? Qual o limite de tamanho em que as características de onda são "perdidas"? Devido a incríveis avanços tecnológicos, experimentos de difração foram feitos com nêutrons, átomos, e até moléculas, centenas de vezes maiores do que átomos. Um exemplo é o experimento de Anton Zeilinger e seu grupo da Universidade de Viena, que em 1999 demonstrou a interferência de moléculas com 60 átomos de carbono, as "bolas de Bucky", que parecem bolas de futebol.

 Quanto maior o objeto, mais sutil é sua interferência, que fica difícil de demonstrar. Imagine uma bola de futebol fazendo dois gols ao mesmo tempo. Isso ocorre no mundo quântico. A próxima etapa é tentar experimentos com vírus. O que ocorre quando seres (quase) vivos passam por duas fendas ao mesmo tempo? E seres vivos?

Ode ao planeta

Minidocumentário incrível se inspira na transformação pela qual passam os que veem a Terra do espaço

"Me lembro da decolagem, que é uma experiência inesquecível. Os motores foram desligados e me senti sem peso. Flutuei até a janela e vi que estávamos sobre a costa da África. Foi então que entendi que estava no espaço. Fiquei incrivelmente excitado pois era algo que queria fazer desde que tinha seis anos de idade."

Esse depoimento, do astronauta americano Jeff Hoffman, que tripulou o ônibus espacial, faz parte de um minidocumentário incrível, inspirado no chamado "efeito visão total", sugerido pelo escritor Frank White em 1987 para descrever a profunda transformação emocional que astronautas sentem ao olhar para a Terra do espaço.

(Em inglês, chama-se "overview effect", que se traduz mal para o português. Escolhi "visão total" pois faz referência ao cerne do efeito, a visão total da Terra.) Eis o link do vídeo que sugiro a todos, mesmo se não souberem inglês: http://vimeo.com/55073825.

"Você começa com uma expectativa do que vai ver, mas nada se compara ao que é visto de fato. É tão mais bonita do que você imagina, essa coisa dinâmica, brilhante, cheia de vida... É o nosso poema," disse Nicole Stott, astronauta da Estação Espacial Internacional.

"As luzes das cidades, a linha separando noite e dia, estrelas cadentes passando abaixo da gente, as auroras dançando nos céus, as tempestades e os raios subindo e descendo... Tudo ao mesmo tempo, passando rápido pela espaçonave, tão difícil de descrever," disse outro.

Edgar Mitchell, que ficou em órbita em torno da Lua numa missão Apollo enquanto seus companheiros estavam no solo, descreve como via a Terra, o Sol e a Lua passando a cada dois minutos e como o estudo da astronomia e da cosmologia- que ensinaram-lhe como toda essa matéria, incluindo a nossa, veio de estrelas que explodiram bilhões de anos atrás e como toda a matéria tem os mesmos átomos- deu-lhe um profundo sentido de união com a totalidade do Cosmos.

Em todos os depoimentos se vê uma profunda reverência com o nosso planeta, uma emoção primal que remete os que a sentem a um estado de transcendência em que o "eu" deixa de ser importante, e o que existe é o coletivo.

Os astronautas da Estação Espacial Internacional, em especial, passam a maior parte de seu tempo livre olhando para a Terra, observando seus detalhes em um estado contemplativo que só pode ser descrito como espiritual. Uma coisa é estar aqui, no meio da confusão, das vozes e luzes, do crime, das disputas e guerras. Outra é ver tudo de longe, como uma entidade única, o peixe que vislumbra o oceano como um todo e entende de onde vem.

O "efeito visão total" traz uma compreensão da profunda unidade entre a Terra e a vida nela, um planeta azul viajando pelo espaço, uma espaçonave ele também, um organismo vivo e profundamente frágil.
Pensar que o manto que protege a vida na Terra, a atmosfera, é fino como a casca de uma maçã e que, sem ele, não poderíamos sobreviver.

De longe, os astronautas veem o impacto negativo da nossa presença. E temem pelo futuro do planeta e da nossa espécie. A Terra, vista como um todo, é o símbolo da nossa era. E a necessidade imperativa de sua preservação deveria ser o nosso mantra.

Universos em colisão

Imagine que outras porções do espaço, vizinhas da nossa, também sejam universos, como ilhas

Talvez alguns dos leitores se lembrem do best-seller de Immanuel Velikovsky, "Mundos em Colisão", publicado em 1950. Nele, Velikovsky tenta demonstrar a veracidade de várias catástrofes registradas nos mitos de culturas antigas usando supostos eventos astrofísicos.

Velikovsky imaginou que Vênus foi ejetada de Júpiter como um cometa no século 15 a.C., tal como, na mitologia grega, Atena é ejetada da cabeça de Zeus. A passagem do "cometa Vênus" perto da Terra em diversas ocasiões teria gerado uma série de catástrofes.

As ideias de Velikovsky foram sumariamente refutadas pela comunidade astronômica. Mas seu catastrofismo continua a tradição de várias religiões, como mostro no livro "O Fim da Terra e do Céu".

Embora dramáticos, os eventos imaginados por Velikovsky não se comparam ao que a cosmologia moderna anda propondo. Não falo dos efeitos da aproximação de cometas, mas de colisões de universos inteiros, inclusive o nosso. Bem-vindos ao catastrofismo cósmico.

O Universo surgiu 13,7 bilhões de anos atrás e vem se expandindo desde então. Porém, observações atuais indicam que essa expansão não foi sempre regular. Logo no início, o Cosmo aparentemente passou por um período de expansão acelerada, chamado de inflação.

Segundo essa teoria, o Universo inteiro teria se originado de uma pequena porção de espaço que foi estirada como uma tira de borracha por um fator de cem trilhões de trilhões em uma fração de segundo.

Nosso Universo cabe nessa região inflada, como uma ilha no oceano. Imagine que outras porções de espaço, vizinhas da nossa, tenham também sido estiradas, mas de maneiras diferentes. Teríamos, então, uma espécie de oceano repleto de universos-ilhas, cada qual com a sua origem, tipos de matéria etc. -é o chamado Multiverso.

Como a física é uma ciência empírica, qualquer hipótese precisa ser testada. Isso é tanto verdade para uma bola que rola ladeira abaixo quanto para o Universo todo.

No caso da bola, basta descrever como a gravidade e a fricção do solo agem sobre ela; no caso da inflação, ela prevê que nosso Universo seja geometricamente plano e repleto de radiação com a mesma temperatura em todas as direções -ambas previsões confirmadas.

Se não podemos receber informação de fora do nosso Universo (ou além do "horizonte", a esfera que delimita o quanto a luz pôde viajar em 13,7 bilhões de anos de expansão), como provar a existência de outros universos?

Tal como bolhas de sabão, que vibram quando colidem sem se destruir, se outro universo colidiu com o nosso no passado distante, a radiação dentro do nosso Universo teria vibrado devido às perturbações criadas pela colisão.

Essas perturbações estariam registradas na radiação que permeia o Cosmos e podem, em princípio, ser observadas: seriam anéis concêntricos onde a radiação teria temperatura um pouco mais alta ou baixa. A notícia ruim é que a probabilidade de colisão com outro universo aumenta com o tempo: podemos desaparecer a qualquer instante!
A boa é que os anéis ainda não foram encontrados. Mas sua possível existência demonstra a diferença entre ciência e especulação.

Celebrando nosso pião celeste

Como o eixo de rotação está mudando lentamente, giram também os céus, e as estrelas mudam de posição

Enquanto o Brasil passa pelos dias mais longos do ano, próximos ao solstício de verão, aqui no norte dos EUA passamos pelo exato oposto, os dias mais curtos, com noites que duram 15 horas, muita neve e frio. A Terra é um planeta de extremos, e nós, que nos espalhamos por ela, experimentamos isso tudo.

Hoje, em torno da minha casa, está tudo nevado, com as árvores nuas, lenha queimando na lareira, o famoso Natal branco que, inexplicavelmente, tentamos copiar no Brasil. Em vez de renas, o trenó do Papai Noel brasileiro tinha de ser puxado por tucanos e araras.

Essa diversidade climática vem essencialmente da inclinação do eixo de rotação da Terra em 23,5º. A Terra é um pião celeste, girando em torno de si mesmo, meio que caindo, descrevendo uma leve elipse em torno do Sol.

Se enxergássemos o Sistema Solar de longe, ele pareceria um disco plano, com o Sol no centro (ou quase) e os planetas a circundá-lo. A inclinação da Terra é em relação a esse plano, chamado de plano da eclíptica. A maioria absoluta das pessoas acha que o calor do verão e o frio do inverno vêm da distância entre a Terra e o Sol: inverno, mais frio, Terra mais distante; verão, o oposto. Poucos sabem que as estações são consequência da inclinação da Terra.

Dizemos que a Terra tem um movimento de precessão, o mesmo de um pião caindo. No caso da Terra, isso se deve a ela não ser uma esfera perfeita, sendo um pouco achatada nos polos e estufada no Equador. A força gravitacional combinada da Lua e do Sol age sobre o Equador, criando um torque que tenta alinhar o eixo de rotação da Terra com o plano da eclíptica, tentando fazer a Terra "cair".

Mas não se preocupem, a Terra não vai cair. (Se bem que Urano gira quase deitado, provavelmente devido a uma enorme colisão durante o período de formação do Sistema Solar, 4,6 bilhões de anos atrás.)
Esse movimento, a precessão dos equinócios, tem um período de aproximadamente 26 mil anos, ou um grau a cada 72 anos (para completar o círculo de 360º).

Como o eixo de rotação da Terra está mudando lentamente de posição, giram também os céus. Mais precisamente, as estrelas vão aos poucos mudando de posição. Por exemplo, agora o eixo de rotação terrestre está a um grau da estrela Polaris, no norte. Isso significa que uma foto de exposição longa mostrará o céu girando em torno de um ponto ao norte, pertinho dessa estrela. Em 13 mil anos, Polaris vai estar do lado oposto do eixo.

Foi neste ano que a sonda espacial Voyager 1, cuja missão começou em setembro de 1977, passou dos limites do Sistema Solar, a primeira nave humana a conseguir tal feito.

Viajando a 61 mil km/h, ela se destina ao espaço interestelar, o deserto escuro entre as estrelas. A uma distância atual do Sol 121 vezes maior do que a Terra, nosso planeta já é quase invisível para as suas câmeras, um pálido ponto azul, como disse Carl Sagan, onde tudo o que criamos, toda a nossa história, encontra-se em meio ao nada.

Entre os festejos de mais uma mudança de calendário, por que não parar durante dez segundos e festejar nossa casa celeste, este pálido pião azul, exuberante e vivo em meio a tanta escuridão e frio?

Reflexões sobre o bem e o mal

 Tão importante quanto o orgulho pelo que se realiza é a humildade de ver o quanto ainda está inacabado 

 O mundo não acabou e estamos aqui, vésperas de mais um Natal. Foi um ano importante para a física e a cosmologia. O tão procurado bóson de Higgs foi encontrado, se bem que não sabemos ainda que bóson é ele. Existem dúvidas que só mais dados podem sanar.

 Seja o Higgs esperado ou um seu primo, vejo isso como um assunto a ser celebrado por toda a humanidade. Não porque a descoberta vá mudar a vida de muita gente, ou porque uma nova tecnologia que resolverá os problemas mundiais de fome e energia vira daí.

 O Higgs representa o triunfo de nossa imaginação e empreendimento, o casamento entre criatividade e engenhosidade que representa o que há de melhor em nossa espécie.

 Pense que a ideia de uma tal partícula veio do cérebro de um punhado de físicos trabalhando na Europa e nos EUA em meados dos anos 1960, quando o Brasil entrava pelo longo túnel da ditatura militar.

 Mas, em ciência, uma ideia só ganha aceitação quando é verificada por experimentos. Isso deveria ser óbvio, já que o objetivo principal da ciência é explicar (ou pelo menos descrever) como funciona o mundo que vemos e medimos.

 Passaram-se quase cinco décadas até que a tal partícula, ou algo como ela, fosse encontrada, num esforço que envolveu milhares de cientistas e engenheiros e que custou bilhões de dólares.

 Esse tipo de empreendimento, caro e envolvendo tanta gente empenhada em um atingir um objetivo comum, não deixa de ter semelhanças com as construções das grandes obras da humanidade, de Stonehenge e das pirâmides egípcias às catedrais medievais e ao Telescópio Espacial Hubble.

 Provamos, a cada vez que obtemos sucesso, que somos mesmo uma espécie única, capaz de grandes feitos quando trabalhamos juntos, seja por livre e espontânea vontade, como no Grande Colisor de Hádrons, a máquina construída na Suíça onde foi descoberto o Higgs, e até sob condições violentas, como ocorria no antigo Egito.

 A cada obra concluída o espírito humano se renova, orgulhoso com o que fez. Mas tão importante quanto esse orgulho é a humildade de ver o quanto ainda não foi feito, o quanto ainda continua inacabado ou incompreendido.

 Se um dos objetivos da ciência é aliviar o sofrimento humano, seria inocente acreditar que tal objetivo será um dia alcançado. Livrar-nos das iniquidades sociais não seria suficiente, mesmo se possível.

 Temos a Natureza, com sua força indomável, sempre a nos pegar de surpresa, como no caso do furacão Sandy aqui nos EUA neste ano, provavelmente uma indicação do tipo de clima extremo que está por vir. Exemplos no Brasil não faltam. Temos também a natureza humana, encalhada numa luta perene entre o bem e o mal, como vemos nas ações tão belas de uns e nas horripilantes de outros.

 Dentro dessa constante polaridade que é nossa existência, o que de melhor podemos fazer, acho eu, é afirmar nossa convicção de que podemos melhorar, de que novas belas obras estão sendo construídas, e não só as de grande porte. Do esforço de cada um vem a esperança de que o bem, mesmo se inevitável contraparte do mal, tem ao menos a chance de superá-lo.

Medo do fim

Como pessoas inteligentes creem numa besteira dessas, após centenas de profecias apocalípticas na história?

 SEGUNDO AS profecias que andam aterrorizando uma boa fração da população mundial, esta será minha última coluna. Sexta-feira, dia 21, o mundo acaba. Venho recebendo dezenas de mensagens de pessoas visivelmente preocupadas, achando que desta vez é pra valer, que não temos como escapar. Leitores, podem se acalmar. Garanto que sexta-feira, dia 21, será apenas mais um solstício de verão, o dia mais longo do ano.

No sábado de manhã, você estará tomando seu café tranquilamente, com um sorriso nos lábios, convencido de que essa história de profecia de fim de mundo é mesmo uma bobagem. Tudo será devidamente esquecido e a vida continuará como antes. Pelo menos, até a próxima profecia. No caso dessa, o calendário maia recomeça a cada 13 "baktuns", e cada ciclo tem 5.126 anos.

O calendário maia foi iniciado no dia 13 de agosto de 3114 a.C. É apenas o fim de um ciclo e o começo de outro, típico de culturas que acreditam num tempo circular, ao oposto da nossa, na qual o tempo é linear, com apenas um começo e um fim. Nenhum tablete de barro ou papiro misterioso prevê o fim do mundo. Ao contrário, os pouquíssimos documentos que sobreviveram à dilapidação tropical e ao fanatismo dos padres espanhóis, que queimaram tudo o que encontraram, não oferecem qualquer indicação de fim de mundo. O mesmo ocorre com a ciência.

Várias causas foram oferecidas para provocar o fim: a reversão dos polos magnéticos da Terra, a colisão com um asteroide, instabilidade solar, o planeta Nibiru, alinhamento galáctico etc. A Nasa preparou respostas para todas essas "ameaças" em seu portal e em um vídeo. (Se você entende inglês, eis o link do video: http://www.youtube.com/watch?v=QY_Gc1bF8ds) A história do planeta Nibiru, por exemplo, foi inventada pela médium americana Nancy Lieder, que diz ter um implante na cabeça que permite a ela se comunicar com alienígenas do sistema planetário Zeta Reticuli, a 39 anos-luz de distância.

 Como milhões de pessoas inteligentes acreditam numa besteira dessas e se esquecem de que o mundo ainda não acabou, mesmo após centenas de profecias apocalípticas no decorrer da história? Entre outras coisas, o medo do fim do mundo reflete nosso medo de perder o controle da vida, do nosso destino. Reflete o medo ancestral, encravado em nossa memória coletiva e reconfirmado todos os anos em dezenas de desastres cataclísmicos, de que a natureza é muito mais poderosa do que nós e tem o poder de nos aniquilar a qualquer instante.

 Se nos séculos passados o fim do mundo refletia a ira divina ou a chegada da ressurreição, hoje, com os avanços da ciência, as causas são fenômenos cósmicos devastadores. Mas, como explico em meu livro "O Fim da Terra e do Céu", a simbologia é sempre a mesma: o fim vindo dos céus, sem que possamos nos defender, vítimas de nossos pecados ou de nossa fragilidade.

 Mas não precisa ser assim. Temos um poder enorme para nos defender de medos ancestrais e infundados: a razão. Nossa compreensão da natureza não nos traz apenas celulares e DVDs mas também a certeza de que o conhecimento é a melhor forma de liberdade.

na GNT

A frágil Esfera Azul

Imagem clássica da Terra vista do espaço marcou transição entre exploração cósmica tripulada e robótica a Sexta-feira passada, dia 7, foi o aniversário de 40 anos de uma foto histórica da Terra inteira, vista pela tripulação da Apollo 17.

A foto, tirada de uma distância de 45 mil quilômetros, mostra o planeta em "fase cheia", isto é, com o Sol iluminando-o por trás da Lua, no arranjo Sol-Lua-Terra; para vermos a Lua cheia, o arranjo é invertido: Sol-Terra-Lua. Vemos a África, parte da Antártida e muitas nuvens. Foi a última vez que humanos pisaram num mundo que não o nosso, a sexta missão Apollo a conseguir tal feito. A foto, uma das mais reproduzidas da história, marca um momento de transição: por um lado, a percepção de nosso planeta como uma frágil esfera flutuando na vastidão cósmica deu grande força ao movimento ecológico nos anos 1970.

 Por outro, a própria exploração do espaço também se transformou, já que tripulações humanas ficaram restritas a órbitas "baixas", isto é, próximas da órbita da Terra. Esse é o caso da Estação Espacial Internacional, por exemplo. Outros mundos, como Marte e os outros planetas e luas do Sistema Solar, passaram a ser explorados por máquinas, devido a avanços de tecnologia em robótica e computação. Estendemos nosso alcance ao espaço e aprendemos muito, mesmo que perdendo um pouco do lado heroico que sempre marca viagens ao desconhecido.

 No início deste ano, comemorando os 40 anos da foto histórica, a Nasa lançou uma nova versão da Esfera Azul -compilada remotamente pelo satélite meteorológico Suomi NPP, no dia 4 de janeiro. Desta vez, foi uma máquina, e não os olhos humanos, que controlou a câmera. E são muitas fotos retratando a Terra em hemisférios e ângulos diferentes. Na primeira semana desde seu lançamento no portal Flickr, a imagem -chamada de "Esfera Azul 2012" (a tradução literal é Bola de Gude Azul, mas fica horrível em português), foi vista por mais de 3 milhões de visitantes.

 Do ponto de vista econômico, não há dúvida de que enviar robôs a Marte ou pelas vizinhanças de Saturno é bem mais barato e "safo". Do ponto de vista científico, que não pode ser separado da questão econômica -missões muito caras são, obviamente, muito mais raras-, o ganho tem sido enorme. É o que vemos com a incrível sonda Opportunity, que continua explorando a superfície marciana desde 2004, mesmo que projetada para fazê-lo por apenas 90 dias; e mais recentemente com sua "prima" maior, o jipe-robô Curiosity.

 Segundo a Nasa, o Curiosity acaba de completar sua primeira análise da composição química do solo marciano, encontrando uma rica variedade de compostos, incluindo alguns com carbono. Mas nenhum sinal de vida; não se sabe se esse carbono é nativo de Marte ou se veio de meteoritos ou cometas. Apesar dos avanços, nada se compara à presença humana; o que a sonda faz, com grande lentidão, humanos poderiam fazer rapidamente.

Se quisermos manter vivo o espírito da exploração, temos de continuar enviando humanos a outros mundos. Talvez a solução esteja em colaborações internacionais ou na iniciativa privada. Mesmo com sérios riscos, tenho certeza de que não faltariam candidatos. Grandes exploradores querem voltar, mas sabem que nem sempre voltam.

Recriando o Universo

Como simular o passado num acelerador? Basta lembrar da infância quente e densa do nosso Universo

A cosmologia apresenta um problema de ordem prática um tanto complicado: fica difícil fazer experiências com outros universos no laboratório. Temos o nosso único exemplo e basta. O jeito é estudar as suas propriedades -os tipos de matéria que existem nele, a sua temperatura, o seu tamanho, a sua história- e tentar criar explicações plausíveis que as justifiquem.

Alguns físicos chegaram até a especular se seria possível criar um miniuniverso no laboratório. Infelizmente, isso não parece viável.

Universos como o nosso, que têm um momento de origem, carregam com eles a marca do seu passado no que chamamos de "singularidade", em que o tempo começa (o t=0 do relógio cósmico) e o espaço é um ponto de volume zero.

O problema é que, como as leis da física deixam de fazer sentido na singularidade, não sabemos como lidar com ela. Temos de nos contentar com o nosso único Cosmo, estudando-o da melhor forma possível.

Existem duas formas de estudar as propriedades do Universo: recolhendo informação diretamente, pela observação dos objetos que podemos detectar (estrelas, galáxias, buracos negros), e simulando tais propriedades no laboratório.

Não podemos criar universos na bancada, mas podemos recriar partes da história cósmica. Esses "laboratórios" são de dois tipos: colisores de partículas, como o europeu LHC (Grande Colisor de Hádrons), na Suíça, onde foi descoberto o bóson de Higgs em julho, e simulações em computadores.

Como simular o passado cósmico num acelerador de partículas? Basta lembrar que, segundo o modelo do Big Bang, nosso Universo teve uma infância muito quente e densa, em que a matéria que hoje constitui galáxias, planetas e pessoas estava ainda separada em seus componentes mais fundamentais: elétrons e quarks. (Quarks são os integrantes dos prótons e nêutrons.)

Isso porque as ligações entre as partículas de matéria só ocorrem quando não existem forças capazes de separá-las. No passado cósmico, o calor era tão intenso, e a densidade de partículas tão grande (feito um trem da Central do Brasil no final da tarde), que era impossível, que quarks se juntassem para formar um próton, ou que prótons e elétrons se juntassem para formar um átomo de hidrogênio.

Prótons só se formam em torno de um milionésimo de segundo após o "bang", enquanto átomos só se formam 400 mil anos após o "bang".

Quando cientistas do LHC colidem prótons contra prótons (ou átomos) viajando perto da velocidade da luz, as energias das colisões são tão intensas que reproduzem, por frações de segundo, condições semelhantes às que existiam quando o Cosmo tinha apenas milionésimos de segundo de existência.

Com isso, os físicos viajam ao passado e estudam a infância cósmica de forma controlada. Resultados recentes mostram que algumas partículas que escapam da região da colisão viajando em sentidos opostos mantêm uma estranha ligação entre si: fazem caminhos iguais, como se uma soubesse da outra.

Esse efeito, talvez o emaranhamento da física atômica, não havia sido visto ainda nas colisões de partículas. Ao estudarmos a Natureza com novas ferramentas, o inusitado parece ser inevitável.

Astroteologia: breve introdução

 Vivemos numa época peculiar, na qual o que antes era província da religião faz parte da ciência 

 Nós, humanos, somos seres limitados. Criativos e inovadores, conseguimos ampliar em muito a nossa compreensão do mundo por meio da aplicação diligente da razão e, complementarmente, das artes.

 Isso porque, se a ciência e as artes têm algo em comum, é justamente a tentativa de estender nossa visão de mundo, de ampliar as fronteiras do conhecimento, revelando aspectos inusitados do real. Um teorema e um poema são reflexões do possível, seja o concreto ou o onírico. A imaginação lança mão de todos os recursos à sua disposição para dar sentido à existência.

 Talvez seja por isso que o teólogo americano Reinhold Niebuhr escreveu que "o homem é o seu maior problema". Nossas filosofias, ciências e religiões são tentativas de compreender a existência apesar de nossa miopia, isto é, de nossas limitações sobre o que vemos e entendemos.

 Nessa busca, não é coincidência que a crença religiosa funcione como uma bússola para tantas pessoas. Como explicar a origem do Universo? Ou da vida? Ou por que temos uma mente capaz de refletir sobre essas questões complexas?

 Tais questões são, hoje, parte da pesquisa científica de ponta. Vivemos numa época peculiar, em que o que antes era província exclusiva da religião faz parte do discurso rotineiro da ciência. Porém, por não termos ainda respostas, essas questões continuam nos assombrando.

 Talvez um dos dilemas da humanidade seja a angústia de poder contemplar o divino sem sê-lo. Temos a capacidade de imaginar a perfeição, a ausência de dor, a imortalidade; mas, tirando a ficção e a fé, não temos como transcender nossa realidade carnal, os limites temporais e espaciais. Ou será que temos?

 Considerando que a ciência moderna tem apenas quatro séculos (marcando seu início com Kepler e Galileu), e percebendo o quanto já fizemos em tão curto prazo, imagine o que nos espera em mil anos?

 Ou 10 mil anos, se, claro, não nos destruirmos antes disso. A ciência nos permite já uma manipulação dos genes de criaturas, a ponto de podermos modificar o que comemos e mesmo alcançar curas diversas.

 Extrapolando a expansão tecnológica para o futuro, alguns afirmam que, em algumas décadas, chegaremos a um ponto em que nossa hibridização com máquinas será tão profunda que não poderemos mais nos dissociar delas. Caso essas previsões se concretizem -e, a meu ver, já estão ocorrendo-, seremos, como escrevi aqui recentemente, uma nova espécie, além do humano.

 Agora imagine que, tal como nós, outras criaturas inteligentes em algum canto da galáxia descobriram a ciência. Só que o fizeram, digamos, 1 milhão de anos antes de nós, o que em termos cósmicos não é nada.

 Essas criaturas teriam se transformado completamente ao se hibridizar com máquinas. Seriam, talvez, apenas informação, existindo em campos energéticos no espaço.

 Teriam o poder de criar vida, escolhendo suas propriedades. Poderiam, por exemplo, ter nos criado, ou a alguns de nossos antepassados, como parte de um experimento. Poderiam, por exemplo, estar nos observando, como nós observamos animais no zoológico ou no laboratório. Essas entidades imateriais, mas existentes, seriam nossos criadores. Seriam eles deuses, mesmo se não sobrenaturais?

Sonhos de supersimetria

 É difícil dizer quando uma hipótese propondo um novo fenômeno deve ser descartada pelos cientistas 

 Quando os cientistas aceitam que uma hipótese está errada? Em princípio, a coisa é simples: formula-se uma hipótese para explicar um fenômeno já conhecido ou propor a existência de algo novo. Experimentos são montados com o intuito de verificar a hipótese. Caso o fenômeno já seja conhecido, a hipótese é comparada com hipóteses rivais. A que for mais simples e explicar melhor o que foi observado é escolhida.

 A partir daí, ela fica sendo a explicação aceita até que novos fenômenos venham contradizê-la. O segundo caso, hipóteses científicas que propõem novos fenômenos, é bem mais complicado.

 A complicação vem de como as hipóteses são construídas. Em geral, especialmente na física e na astronomia, hipóteses são baseadas em modelos matemáticos, descrições aproximadas de como a Natureza opera. Todo modelo é uma aproximação, ou seja, nenhum é réplica perfeita do real. Consequentemente, nenhum modelo é completo.

 Por exemplo, na física de partículas, que estuda os menores componentes da matéria, tudo o que conhecemos se resume ao Modelo Padrão, que explica as partículas descobertas até agora e as quatro forças com que interagem entre si.

 Sua estrutura é relativamente simples: 12 partículas de matéria arranjadas em três "famílias". A mais conhecida descreve a matéria da qual somos compostos (elétrons, prótons e nêutrons). As duas outras descrevem partículas que surgem em experimentos de altíssimas energias, como os do LHC, famoso pela descoberta do bóson de Higgs.

 Mas, como todo modelo é incompleto, existem lacunas no Modelo Padrão. Para preenchê-las, físicos propõem extensões do Modelo Padrão, novos modelos com mais partículas. O teste dessas hipóteses é sempre descobrir as novas partículas propostas pelos modelos.

 Deles, o mais famoso é o que invoca uma nova simetria da natureza, a supersimetria. Essa simetria dobraria o número de partículas que existem na Natureza.

 Se a supersimetria existe, deveríamos encontrar um monte de novas partículas. Isso parece ruim, mas a ideia é que a supersimetria explicaria vários problemas que existem no Modelo Padrão, os quais não temos espaço para abordar. (Trato disso em meu livro "Criação Imperfeita".)

 A supersimetria também pode resolver um enigma cósmico, a existência da matéria escura, que afeta a rotação das galáxias.

 Por causa disso, físicos no LHC e em outros experimentos vem buscando partículas previstas por teorias supersimétricas. Até o momento, nada. Recentemente, um raro decaimento ("decomposição") de uma partícula conhecida como méson B criou mais problemas para a supersimetria, que prevê que o decaimento seja muito mais comum do que é.

 Por que a supersimetria não é abandonada? A complicação é que modelos matemáticos dependem de parâmetros que podem ser ajustados (massa das partículas, por exemplo), de modo que suas previsões escapem dos instrumentos de detecção: a teoria pode se esconder, em princípio indefinidamente.

 E que critério, então, é usado para descartar uma hipótese que não está funcionando? Não existe uma resposta clara. Apenas a humildade de aceitar o erro e propor o novo, mesmo que menos elegante.

Quem seremos no futuro?

 Segundo visionário, em 2020 computadores serão poderosos o suficiente para simular o cérebro humano 

 Acabo de assistir a uma palestra do inventor e futurista Ray Kurzweil, que está passando uns dias na minha universidade nos EUA. Kurzweil ficou famoso por suas várias invenções, desde sintetizadores que podem simular sons de piano e outros instrumentos até um software para cegos que transforma texto em voz.

 Escreveu vários best-sellers, nos quais explora como o avanço exponencial da tecnologia transformará profundamente a sociedade, redefinindo não só o futuro mas a própria noção do que significa ser humano. Segundo Kurzweil a revolução não só já começou como avança rapidamente em direção a um ponto final, "a Singularidade", quando máquinas e seres humanos formarão uma aliança que poderá nos tornar seres super-humanos. Ele prevê que chegaremos lá em 2045.

 Segundo Kurzweil, em 2020 computadores serão poderosos o suficiente para simular o cérebro humano. Baseando seus argumentos numa lei empírica chamada "Lei dos Retornos Acelerados", ele afirma que em 25 anos o progresso da internet e a velocidade de processamento de dados criarão tecnologias bilhões de vezes mais poderosas do que as que temos hoje.

 Por exemplo, os computadores da década de 1970 eram 1 milhão de vezes mais caros e mil vezes menos eficientes do que o que temos hoje em nossos celulares, totalizando um aumento de bilhões de vezes em eficiência de computação por real.

 Ele prevê que em 2029 teremos entendido o funcionamento do cérebro humano, ao menos o suficiente para simular seu funcionamento em computadores que, a essa altura, serão bem mais poderosos do que nossos cérebros.

 A singularidade, no caso da física dos buracos negros, da qual Kurzweil tomou sua inspiração, é um ponto além do qual não sabemos o que pode ocorrer. É onde as leis que usamos para descrever as propriedades da matéria, do espaço e do tempo deixam de fazer sentido. Isso não significa que seja impossível compreender a singularidade, mas apenas que não temos as ferramentas teóricas para fazê-lo.

 Já no caso da inteligência artificial, fica bem mais difícil prever o que poderá ocorrer. Toda tecnologia pode ser usada para o bem ou para o mal. Se, como Kurzweil, somos otimistas e vemos que a humanidade, em média, tem se beneficiado com o avanço tecnológico (vivemos mais e matamos melhor, mas matamos menos), a singularidade trará uma nova era na evolução da inteligência, na qual o corpo será supérfluo: o que importará será a informação que nos define.

 Afinal, somos matéria arranjada segundo um plano, e esse plano é uma sequência de instruções, ou seja, um programa.

 Se pudermos armazenar essas instruções, em princípio podemos recriá-las em qualquer máquina, como numa realidade virtual superavançada. Imagine um personagem do videogame Sims que é tão sofisticado que se considera vivo. Seremos ele. A realidade, tal qual a percebemos, pode ser simulada; basta mais informação, mais detalhes, mais velocidade de processamento.

 Se é esse o nosso futuro, é bom começarmos a pensar nas suas várias consequências. E nos certificar de que nossa informação terá um backup que não falhará nem poderá ser destruído por forças malignas.

A morte do Nada

Desde o início, a filosofia pergunta se existe espaço vazio no Universo; agora, o Nada bateu as botas

É com grande pesar que vos informo da morte do Nada. Pois é, caro leitor, após mais de dois milênios de ambiguidades e confusões, parece que desta vez o Nada bateu mesmo as botas. São coisas que temos de aceitar em vista da evidência extremamente convincente vinda tanto da física das partículas elementares -que visa explicar a composição mais fundamental da matéria- como da astronomia. Comecemos com as partículas.

A questão da composição material do mundo é tão velha quanto a filosofia; foi Tales, o primeiro dos filósofos gregos, que perguntou: "Do que o mundo é feito?".

Desde então, a discussão girou em torno da questão do vazio ou, menos precisamente, do Nada: existe o espaço vazio, destituído de qualquer tipo de matéria ou substância? Ou será que algo o preenche, como o ar preenche nossa atmosfera?

Um tremendo vaivém se deu com o passar dos séculos, tema que volta e meia tratamos aqui neste espaço. Os atomistas gregos supuseram que existiam apenas átomos se movendo no vazio, enquanto que Aristóteles considerava a hipótese do vazio absurda: preencheu o Cosmo com uma quinta-essência, o éter que compunha os objetos celestes e, de forma difusa, enchia o espaço, tornando-o pleno.

Depois, veio Descartes com seus vórtices de uma substância fluida que enchia o universo, tese desmentida de forma muito lúcida por Newton no final do século 17. Atomista também ele, o mestre inglês provou claramente que, se alguma substância preenchesse o espaço, causaria fricção nas órbitas planetárias e o Sistema Solar não existiria como o vemos.

Veio, então, a luz como onda eletromagnética, no século 19, necessitando de um meio material para se propagar; o éter retorna, com essa função, até que, em 1905, Einstein demonstra sua inutilidade. Porém, em 1917, ele mesmo sugere que, se o Universo é esférico e estático, deveria ser preenchido por uma substância estranha, cuja função seria atuar como uma espécie de antigravidade, equilibrando a atração de todas as coisas. Mas o Universo não é estático e, em 1929, a tal constante cosmológica é deixada de lado. Provisoriamente.

No meio tempo, físicos de partículas descobriram os componentes básicos da matéria comum. Destes, o bóson de Higgs tem o papel singular de atribuir massa a todas as outras partículas. Para tal, encontra-se por todo o espaço uma espécie de ar que não é ar mas por onde todas as partículas de matéria se movem. E, ao fazê-lo, respondem à presença do Higgs com inércias próprias, como pérolas movendo ora em água ora em mel. O espaço, segundo a física do muito pequeno, não pode ser vazio.

E nem o Cosmo nas suas proporções maiores: em 1998, astrônomos descobriram que as galáxias se afastam de forma acelerada, levadas pela expansão cósmica como objetos numa enchente. A causa dessa aceleração, com efeito idêntico ao termo que Einstein inseriu e depois descartou nas equações de sua teoria da relatividade, é uma espécie de fluido preenchendo todo o espaço, primo do Higgs mas não ele, um outro tipo de éter, chamado provisoriamente de energia escura. Existimos numa natureza plena-plena de essências e mistérios.

Copérnico traído

 Tendo dedicado seu grande tratado ao próprio papa, provavelmente não era a Igreja Católica que ele temia 

 NOS SÉCULOS 16 e 17, o que você pensava sobre o Cosmos podia lhe custar a vida; se não a vida, ao menos a liberdade e a integridade física. Imagine viver numa sociedade na qual o arranjo dos céus, por fazer parte da interpretação teológica da Bíblia, era determinado não pela ciência, mas pela fé. Essa era a época em que viveram Copérnico, Galileu e Johannes Kepler, os pioneiros da chamada Revolução Copernicana.

 Copérnico trabalhava para a Igreja Católica na Polônia como uma espécie de administrador local. Mas, embora houvesse estudado medicina e jurisprudência, seu interesse real estava nos céus.

 Em 1500, todos acreditavam que a Terra era o centro do Cosmo e que o Sol, a Lua e os planetas giravam à sua volta. Em 1510, Copérnico escreveu um pequeno tratado propondo algo inteiramente diferente: o Sol era o centro e a Terra girava à sua volta, tal como todos os planetas.

 Ele resolveu testar a recepção da ideia distribuindo o trabalho para alguns intelectuais e membros do clero. Ao contrário do que muitos pensam, a Igreja Católica não tinha ainda uma posição oficial contra o sistema heliocêntrico (o Sol no centro). Quem se manifestou contra Copérnico foi Martinho Lutero: "Há aí um astrônomo que diz que a Terra gira em torno dos céus. O tolo acha que vivemos num carrossel". Fora isso, nada de muito dramático ocorreu com Copérnico e seu tratado.

 Apesar de sua fama crescente como excelente astrônomo, Copérnico só foi publicar sua grande obra, o resumo do trabalho de toda a sua vida, em 1543.

 Alguns afirmam que ele temia os outros astrônomos, pois sabia que seus dados não eram dos melhores: construiu seu sistema usando medidas astronômicas tiradas por Ptolomeu em 150 d.C. e por astrônomos árabes durante a Idade Média -Copérnico era mais um arquiteto do que um observador.

 Talvez se preocupasse também com os luteranos, que avançavam em seu domínio na Europa Central. Mas quando, devido à insistência de seu único pupilo, Rheticus, ele termina o tratado, Copérnico o dedica ao papa! Certamente não era a Igreja que ele temia.

 Na época, publicar um livro significava passar um tempo junto com o editor, acertando todos os detalhes. Como era já bem velho, Copérnico manda Rheticus para Nuremberg de modo a tomar conta disso.

 Só que o rapaz era homossexual e acabou sendo expulso da cidade. Na pressa, deixou o manuscrito aos cuidados de Andreas Osiander, um teólogo luterano conservador.

 Péssima escolha. Osiander, representando o pensamento de sua igreja, acrescenta um prefácio anônimo ao livro, dizendo que o sistema ali proposto era apenas um modelo matemático que ajudava no cálculo das posições planetárias, nada dizendo sobre o real arranjo dos céus, que permanecia geocêntrico.

 Nesse meio tempo, Copérnico sofre um derrame e só recebe as provas do livro na cama. Segundo os relatos, ao ler o prefácio, compreendendo a dimensão da traição de Osiander, Copérnico morre no mesmo dia. Apenas em 1609 é que Kepler desmascara a traição, argumentando que Copérnico jamais teria escrito tal coisa. Copérnico morreu traído, mas é imortalmente celebrado como um dos heróis da história do pensamento.

Quão rara é a Terra?

 A semelhança de tamanho com o nosso planeta é só um dos atributos que talvez sejam necessários à vida 

 Agora que temos a certeza de que existe um número enorme de planetas com características físicas semelhantes à Terra, vale perguntar se esses astros têm, de fato, a chance de abrigar formas de vida e, se tiverem, que vida seria essa.

 Antes, alguns números importantes. Os melhores dados com relação à existência de outros planetas vêm de um satélite da Nasa, o Kepler, que anda buscando planetas como a Terra ao fazer um mapeamento de 100 mil estrelas que estão na nossa região cósmica.

 Pelo projeto da missão, a identificação dos planetas usa um efeito chamado de trânsito: quando um planeta passa na frente de sua estrela (por exemplo, Vênus passando na frente do Sol), o brilho da estrela é ligeiramente diminuído. Marcando o tempo que demora para o planeta passar em frente à estrela, a diminuição do brilho e, se possível, o período da órbita (quando o planeta retorna ao seu ponto inicial), é possível determinar o tamanho e massa do planeta.

 Com isso, a missão estima que cerca de 5% dos planetas na nossa galáxia têm massas semelhantes à Terra e, possivelmente, estão na zona habitável, o que significa que a temperatura na sua superfície permite a existência de água líquida (se houver água neles).

 Como sabemos que o número de estrelas na nossa galáxia é em torno de 200 bilhões, a estimativa da missão Kepler implica que devem existir em torno de 10 bilhões de planetas com dimensões semelhantes às da Terra. Nada mal, se supormos que basta isso para que exista vida. Porém, a situação é bem mais complexa e depende em detalhe das propriedades da vida e, em particular, da história geológica do planeta.

 Aqui na Terra, a vida surgiu 3,5 bilhões de anos atrás. Porém, durante aproximadamente 3 bilhões de anos, a vida aqui era constituída essencialmente de seres unicelulares, pouco sofisticados. Digamos, um planeta de bactérias. Só bem depois que a atmosfera da Terra foi "oxigenada", e isso devido à descoberta da fotossíntese por certas bactérias (cianobactérias, na verdade), é que seres multicelulares, bem mais tarde, surgiram.

 A mudança gerou outra coisa importante: quando o oxigênio sofreu a ação da radiação solar, formou-se a camada de ozônio que acaba por proteger a superfície do planeta. Sem essa proteção, a vida complexa na superfície seria inviável.

 Fora isso, a Terra tem uma lua pesada, o que estabiliza o seu eixo de rotação -a Terra é como um pião que está por cair, rodopiando em torno de si mesma numa inclinação de 23,5 graus. Essa inclinação é a responsável pelas estações do ano e por manter o clima da Terra relativamente agradável.

 Sem nossa Lua, o eixo de rotação teria um movimento caótico e a temperatura variaria de forma aleatória. Juntemos a isso o campo magnético terrestre, que nos protege da radiação solar e de outras formas de radiação do espaço, e o movimento das placas tectônicas, que funciona como um termostato terrestre e regula a circulação de gás carbônico na atmosfera, e vemos que são muitas as propriedades que fazem o nosso planeta ser especial.

 Portanto, mesmo que existam outras "Terras" pela galáxia, defendo ainda a raridade do nosso planeta e da vida complexa que nele existe.

Controlando a fragilidade quântica

 O Nobel de Física deste ano ajuda a entender o mundo bizarro do muito pequeno e ainda tem um lado prático 

 O prêmio Nobel de Física de 2012, conferido nesta semana, foi para o francês Serge Haroche e o americano David Wineland. Ambos são pioneiros da manipulação de sistemas quânticos, o mundo dos átomos, elétrons e outras partículas.

 As descobertas têm importância tanto para compreensão dos efeitos bizarros que ocorrem no mundo do muito pequeno quanto para aplicações práticas, como relógios ultraprecisos e computadores quânticos.

 O mundo quântico é extremamente frágil. Um dos maiores problemas da física quântica é como medi-lo sem interferir nele. Na nossa realidade, isso é bem mais fácil: você vê uma mosca, sabe onde está e, em princípio, pode medir sua velocidade: basta dividir a distância que a mosca percorreu pelo tempo de voo.

 Mas, se essa mosca fosse um elétron, a coisa ficaria bem mais difícil. Quanto mais precisa for a medida da posição do elétron, mais vago o valor da sua velocidade. Isso porque o ato de medir interfere com o que está sendo medido: no caso, partículas de luz, os fótons, têm de ser refletidas no elétron e viajar até um detector.

 Para saber melhor onde está o elétron, o fóton precisa ter maior energia. Com isso, acaba "empurrando" o elétron, interferindo na sua posição. Com a mosca isso também ocorre, mas os fótons não têm energia suficiente para empurrá-la.

 Essa é a diferença entre o mundo clássico, o nosso mundo, e o mundo quântico. O desafio é como medir sem interferir, ou ao menos interferir preservando a natureza quântica dos fenômenos observados.

 Haroche conseguiu "prender" fótons entre dois espelhos, fazendo com que ricocheteassem inúmeras vezes, viajando um total de 40 mil quilômetros antes de serem perdidos. Isso acaba construindo uma onda estável entre os dois espelhos, uma superposição coerente dos fótons. Para tal, o experimento tem de ser extremamente preciso e estável: qualquer interferência externa destruiria a coerência dos fótons. Esses "espelhos" foram feitos de material supercondutor e mantidos a temperaturas baixíssimas.

 A informação sobre os fótons foi obtida emitindo átomos de rubídio um a um para não destruir a coerência dos fótons, um feito incrível. Haroche tentava reproduzir no laboratório um efeito conhecido como gato de Schrödinger, explorando a transição entre o mundo quântico e o mundo clássico.

 Schrödinger imaginou que, se um gato estivesse preso numa caixa com um gás venenoso cuja emissão é controlada por átomos radioativos, um observador externo não saberia se o gato está morto ou vivo: só abrindo a caixa, observando o gato, teria uma resposta.

 Ou seja, no mundo quântico, o estado do gato seria uma combinação dos dois, morto e vivo ao mesmo tempo -um estado de coerência quântica. Os fótons entre os espelhos fazem algo semelhante, uma superposição de dois estados que sobrevive por um tempo, até ser destruída após a passagem de vários átomos de rubídio.

 Com isso, Haroche pôde estudar a destruição gradativa de um estado quântico pela primeira vez. Isso poderá ajudar no desenho de novos computadores que exploram as propriedades do mundo quântico para fazer cálculos muito mais eficientemente do que os atuais.

Ciência e fé: realidades paralelas

O que irrita os cientistas, ao menos os que são ateus, é a insistência dos que têm fé em crer em algo inacessível

No perene debate entre a ciência e a religião, algo que costuma irritar os cientistas, ao menos aqueles que se consideram ateus, é a insistência dos que têm fé em acreditar numa realidade paralela, inacessível à razão. Vejamos isso num diálogo fictício entre um cientista ateu e uma pessoa de fé bem versada nos avanços da ciência.

Cientista: "Uma causa sobrenatural não faz sentido: se for sobrenatural, isto é, além dos limites do espaço e do tempo, das leis da natureza, do material, como podemos saber da sua existência?

Afinal, o que existe tem de ser detectado. Caso contrário, essa existência é uma fabricação, uma fantasia. Pior ainda, se essa causa se manifestar naturalmente, através de uma 'visão' ou de um fenômeno qualquer, vira uma causa natural, que pode ser estudada pelos métodos da ciência. Ou seja, se algum deus existe, é impossível saber da sua existência de forma concreta. E não existe outra forma de saber".

Pessoa de fé: "A coisa não é assim tão simples, preto ou branco, existe ou não existe.

Entendo que, dentro do método científico, algo precisa ser detectável para que se comprove que é real. Ninguém sabia da existência de Urano até sua detecção por William Herschel em 1781. Mas, antes da detecção, Urano existia ou não? Claro que sim, mesmo que não soubéssemos disso. A ciência não pode determinar com firmeza o que não existe, apenas o que existe".

Cientista: "Mas você não pode, não deveria, comparar Deus a um objeto celeste. Pelo que entendo, Sua existência não passa pelas leis da natureza. Se passasse, Deus seria um fenômeno natural e deixaria de ter essa transcendência de que vocês tanto gostam e que ajuda a crença. Se Deus se 'esconde' numa realidade paralela, jamais fará parte do cânone da ciência".

Pessoa de fé: "Sem dúvida, Deus jamais fará parte do cânone da ciência. Esse é o seu problema, tudo tem de ser parte desse cânone. E eu já não penso assim.

Existem coisas que estão além da ciência, coisas que a ciência não tem como e nem deveria tentar explicar. A ciência tem um método bastante claro de estudo, separando o objeto a ser estudado do todo. Esse método supõe que a separação pode ser feita. Isso funciona muito bem no laboratório, ou quando um astrônomo observa uma galáxia.

Mas como explicar, por exemplo, o Universo como um todo, a questão da origem de tudo? Como olhar para o Universo como um objeto de estudo, se não podemos sair dele?".

Cientista: "Esse é o problema mais complicado, que os filósofos gostam de chamar de Primeira Causa, e os físicos, de 'condições iniciais'. Verdade, temos sempre de supor um contexto para oferecer uma explicação. Não temos ainda uma lei que explique como selecionar uma condição inicial dentre as várias possíveis. Mas nem por isso devemos supor que a explicação é sobrenatural, obra de uma entidade que não podemos saber se existe. Que tipo de explicação é essa?".

Pessoa de fé: "Essa é a explicação pela fé, além da ciência".

Cientista: "Eu prefiro continuar tentando entender do meu jeito".

Pessoa de fé: "Boa sorte, que Deus te inspire".

Cientista: "Eu prefiro me inspirar sozinho mesmo".

A terceira Revolução Copernicana

 Revoluções como as de Copérnico tiraram a centralidade da Terra e da Via Láctea no Universo 

 QUANDO, EM 1917, Einstein propôs o primeiro modelo cosmológico da era moderna, não havia qualquer razão para supor que o Universo teria um começo. Tudo indicava que o Universo era estático e infinitamente velho, sem um início.

 Tudo indicava também que a Via Láctea era tudo o que existia. Outras "nebulosas", vistas com telescópios, eram supostamente parte dela. Para além da Via Láctea, o Cosmo se estendia pela escura vastidão infinita do espaço vazio.

 Em menos de uma década, porém, tudo iria mudar. Para o horror da maioria dos cientistas, o Cosmo ganhou uma história, que, ao menos qualitativamente, lembrava o "Faça-se a Luz!" bíblico.

 Numa sucessão de observações sensacionais, graças a um telescópio de cem polegadas e uma metodologia impecável, o astrônomo americano Edwin Hubble e seu assistente Milton Humason determinaram, em 1924, que a Via Láctea era apenas uma entre "centenas de milhares" de outras galáxias.

 Hoje, sabemos que existem centenas de bilhões de galáxias. Após Hubble, a imagem da distribuição da matéria pelo espaço mudou completamente: não havia mais um "centro", a Via Láctea, mas um enorme número de núcleos. De certa forma, a descoberta foi uma versão moderna da Revolução Copernicana, visto que foi nela que a Terra perdeu sua centralidade.

 Como se isso não bastasse, em 1929, Hubble e Humason demonstraram que as galáxias se afastavam umas das outras. A conclusão, ainda mais chocante, inclusive para Einstein, era a de que o Universo não era estático, mas estava em expansão. Com isso, o Cosmo ganhou uma história: voltando no tempo, haveria um momento no qual as galáxias estavam amontoadas, o momento da "criação".

 Se Hubble estivesse certo, a cosmologia se tornava mítica, colocando-a próxima das questões religiosas: se o Universo tem uma história, como ela começou? "Quem" a começou? Por que ela começou?

 A situação tornou-se ainda mais interessante quando, em 1927, o padre-cosmólogo belga Georges Lemaître propôs que o Universo surgiu da desintegração espontânea de um gigantesco átomo primordial.

 Lemaître inventou um modelo científico da "criação", mesmo se insistisse que não havia qualquer relação com a Bíblia. Mas a associação era inevitável. Ninguém prestou, ou quis prestar, atenção nas ideias de Lemaître até que Hubble descobriu a expansão.

 Desde então, a cosmologia vem se debatendo com a questão do "início" de tudo. Em 1948, três ingleses sugeriram uma alternativa, o "modelo do estado padrão", no qual o Cosmos não teria um começo: por toda a eternidade, a matéria era criada na mesma proporção em que se diluía devido à expansão.

 Porém, nos anos 1960, o modelo rival do Big Bang é que foi verificado por observações. Tudo indica que ao menos nossa etapa cósmica surgiu mesmo de um evento inicial.

 Mas e se nosso Universo não for único, mas parte de um multiverso, esse sim eterno? Modelos atuais pressupõem que seja esse o caso, que o multiverso existe eternamente e que o nosso existe entre incontáveis outros. Seria a terceira Revolução Copernicana, agora removendo a centralidade do Universo.

A possibilidade do multiverso

Será o nosso Universo só um entre uma multidão de outros, todos parte de um multiverso eterno?

É bom começar explicando esse título que, sem dúvida, deve parecer estranho aos não especialistas.

 
A ideia é que nosso Universo (com "U" maiúsculo) é só um entre uma multidão de outros universos, todos parte de um multiverso que pode ter existido por toda a eternidade.

Com isso, o que chamamos de Big Bang seria apenas o evento que marcou o início da nossa narrativa cósmica. Outros universos teriam os seus big bangs e as suas histórias.

Existem vários tipo de multiverso, mas todos têm essa característica em comum, de serem genitores de universos. Por exemplo, algumas teorias sugerem que as leis da natureza podem variar de região a região no multiverso. Nesse caso, diferentes universos poderiam ter diferentes leis da física. No momento, essas teorias são mais metafísicas do que físicas.

Em outras teorias, os diferentes universos têm as mesmas leis, mas as constantes da natureza (a massa e a carga do elétron, a massa do próton, a constante que determina a intensidade da força da gravidade etc.) é que variam.

Esta última hipótese vem da teoria de supercordas, a tentativa de construir uma teoria de todas as forças da natureza (são quatro ao todo), a chamada "Teoria de Tudo".

No momento, não temos qualquer indicação de que o multiverso possa existir. Ou, se existir, se poderemos determinar sua existência. É possível que exista apenas o nosso Universo e ponto final. Porém, se for este o caso, temos o problema de explicar por que esse Universo e não outro. Especialmente se levarmos as previsões da teoria de supercordas a sério e concluirmos que o multiverso é inevitável e que um número enorme de universos existe, cada qual com suas constantes físicas e, portanto, com uma física diferente.
Universos como o nosso são comuns entre eles ou raros? Como determinar isso?

Uma resposta óbvia é que, se nosso Universo não existisse, não estaríamos aqui nos perguntando sobre sua existência. Ele existe e pronto. Mas essa resposta não é muito satisfatória, pois estamos programados para buscar explicações finais, narrativas que justifiquem o começo, o meio e o fim de uma história.

É difícil imaginar algo que não tenha tido um início, como o temos nós e todas as formas de vida. Mais difícil ainda é imaginar que algo possa surgir sem uma causa inicial.

A existência ou não do multiverso, para que seja uma questão científica e não filosófica ou teológica, precisa ser determinada experimentalmente, por alguma observação.

No momento, existem tentativas de fazer isso, estudando o efeito sobre dois universos vizinhos que tivessem sofrido uma colisão no passado. Infelizmente, esses modelos ainda são bem simples, e está faltando muita coisa.

Um dos problemas que a ciência enfrenta com esse debate é a questão do infinito. Se teorias afirmam que o multiverso existiu e existirá para sempre, como comprovar isso? Mesmo com o nosso Universo e seu futuro: para determinar se ele existirá para sempre, precisaríamos de um experimento que durasse também para sempre.

A crise aqui vem da colisão entre conceitos como o infinito e as limitações concretas da passagem do tempo da qual a ciência, enquanto obra humana, prescinde.