Quão rara é a vida?

Estamos aqui não porque o Universo seja propício à existência, mas apesar de sua hostilidade a nós

NO DOMINGO PASSADO, escrevi sobre as recentes afirmações de Stephen Hawking. Para ele, a ciência demonstrou que Deus não é necessário para explicar a criação. Outro argumento que Hawking usou é que o Universo é especialmente propício à vida, em particular à vida humana. Mais uma vez vejo a necessidade de apresentar um ponto de vista contrário. Tudo o que sabemos sobre a evolução da vida na Terra aponta para a raridade dos seres vivos complexos. Estamos aqui não porque o Universo é propício à vida, mas apesar de sua hostilidade.

Note que, ao falarmos sobre vida, temos de distinguir entre vida primitiva (seres unicelulares) e vida complexa. Vida simples, bactérias de vários tipos e formas, deve mesmo ser abundante no Cosmos.

Na história da Terra -o único exemplo de vida que conhecemos-, os primeiros seres vivos surgiram tão logo foi possível. A Terra nasceu há 4,5 bilhões de anos e sua superfície se solidificou em torno de 3,9 bilhões de anos atrás. Os primeiros sinais de vida datam de pelo menos 3,5 bilhões de anos, e alguns cientistas acham que talvez possam ter 3,8 bilhões de anos. De qualquer modo, bastaram algumas centenas de milhões de anos de calma para a vida surgir. Não é muito em escalas de tempo planetárias.

Esses primeiros seres vivos, os procariontes, reinaram durante 2 bilhões de anos. Só então surgiram os eucariontes, também unicelulares, mas mais sofisticados. Os primeiros seres multicelulares (esponjas) só foram surgir em torno de 700 milhões de anos atrás.

Ou seja, por cerca de 3,5 bilhões de anos, só existiam seres unicelulares no nosso planeta. O que aprendemos com esses estudos é que a vida coevoluiu com a Terra. O oxigênio que existe hoje na atmosfera foi formado quando os procariontes descobriram a fotossíntese em torno de 2 bilhões de anos atrás. Estamos aqui porque oxigenaram o ar.

Devemos lembrar que seres multicelulares são mais frágeis, precisando de condições estáveis por longos períodos. Não é só ter água e a química correta. O planeta precisa ter uma órbita estável e temperaturas que não variem muito. Só temos as quatro estações e temperaturas estáveis porque nossa Lua é pesada.

Sua massa estabiliza a inclinação do eixo terrestre (a Terra é um pião inclinado de 23,5), permitindo a existência de água líquida durante longos períodos. Sem a Lua, a vida complexa seria muito difícil.

A Terra tem também dois "cobertores" que a protegem contra a radiação letal que vem do espaço: o seu campo magnético e a camada de ozônio. Viver perto de uma estrela não é moleza. Precisamos de seu calor, mas ele vem com muitas outras coisas nada favoráveis à vida.

Quem afirma que o Universo é propício à vida complexa deve dar uma passeada pelos outros planetas e luas do nosso Sistema Solar.

Ademais, o pulo para a vida multicelular inteligente também foi um acidente dos grandes. A vida não tem um plano que a leva à inteligência. A vida quer apenas estar bem adaptada ao seu ambiente. Os dinossauros existiram por 150 milhões de anos sem construir rádios ou aviões. Portanto, mesmo que exista vida fora da Terra, a vida inteligente será muito rara. Devemos celebrar nossa existência por sua raridade, e não por ser ordinária.

Hawking e Deus: relação íntima

É lamentável que físicos como Hawking divulguem teorias especulativas; ele está querendo ser Deus

Stephen Hawking, o famoso físico da Universidade de Cambridge, na Inglaterra, está mais uma vez ocupando manchetes e blogs pelo mundo afora. A razão é a publicação de seu livro "O Grandioso Design" ("The Grand Design"), com Leonard Mlodinow, do Caltech (Instituto de Tecnologia da Califórnia).

A atenção é consequência da afirmação feita por Hawking de que a física resolveu a questão da origem do Universo e que, portanto, Deus não é necessário. Na verdade, isso não passa de mais uma batalha numa guerra um tanto longa e inútil.

Em seu bestseller "Uma Breve História do Tempo", publicado em 1988, Hawking escreveu: "Se o Universo é contido em si mesmo, sem borda ou fronteira, não teria começo ou fim: simplesmente seria. Neste caso, qual o lugar de um criador?"

Mais adiante: "Se descobrirmos uma teoria completa, filósofos, cientistas e o público leigo tomariam parte na discussão de por que o Universo e nós existimos. Se encontrarmos a resposta, seria o grande triunfo da razão humana, pois, então, conheceríamos a mente de Deus".

Hawking afirma que tem novos argumentos que colocam Deus para escanteio de vez. Será?

A ideia dele, que já circula de formas diferentes desde os anos 70, vem do casamento da relatividade e da mecânica quântica para explicar a origem do Universo, isto é, como tudo veio do nada.

Primeiro, usamos as propriedades atrativas da gravidade para mostrar que o cosmo é uma solução com energia zero (o "nada" de onde tudo vem) das equações que descrevem sua evolução.

Segundo, como na mecânica quântica (que descreve elétrons, átomos etc.) tudo flutua, o Universo pode ser resultado de uma flutuação de energia nula a partir de uma entidade que "contêm" todos os Universos possíveis, o multiverso.

Nosso Universo é o que tem as propriedades certas para existir por tempo suficiente -quase 14 bilhões de anos- para formar estrelas, planetas e também vida.

Em meu livro "Criação Imperfeita", publicado em março, argumento exatamente o oposto. Descrevo como afirmações que defendem a existência de uma "teoria de tudo" são incompatíveis com a física.

As teorias que Hawking e Mlodinow usam para basear seus argumentos -teorias-M, vindas das supercordas- têm tanta evidência empírica quanto Deus.

É lamentável que físicos como Hawking estejam divulgando teorias especulativas como quase concluídas. A euforia na mídia é compreensível: o homem quer ser Deus.

O desafio das teorias a que Hawking se refere é justamente estabelecer qualquer traço de evidência observacional, até agora inexistente. Não sabemos nem mesmo se essas teorias fazem sentido. Certas noções, como a existência de um multiverso, não parecem ser testáveis.

Ademais, a existência de uma teoria final é incompatível com o caráter empírico da física, baseado na coleta gradual de dados. Não vejo como poderemos ter certeza de que uma teoria final é mesmo final.
Como nos mostra a história da ciência, surpresas ocorrem a toda hora. Talvez esteja na hora de Hawking deixar Deus em paz.

Leitores interessados podem ver uma comparação entre meu livro e o de Hawking no blog do jornal "New York Times": http://ideas.blogs.nytimes.com/2010/09/07/not-so-grand-design/

Matéria, antimatéria e existência

A ciência abre janelas para a realidade, mas nenhuma permite ver o que estaria além dessa realidade

NA SEMANA passada, manchetes traziam novas do Fermilab, o enorme acelerador de partículas situado nas vizinhanças de Chicago, nos EUA: "Nova pista para explicar nossa existência", escreveu Dennis Overbye, do "New York Times".

Interessante, esse título. Vários leitores escreveram reclamando da aparente necessidade de misturar ciência e religião até mesmo quando se trata de um experimento da física de partículas. Overbye cita Joe Lykken, um excelente físico teórico do Fermilab: "O anúncio não é equivalente a ver a face de Deus, mas os dedos do pé de Deus". 

Lykken estava zombando de George Smoot, o prêmio Nobel que, ao revelar os resultados das investigações de sua equipe sobre as propriedades da radiação cósmica de fundo, produzida quando surgiram os primeiros átomos, afirmou que era como "ver a face de Deus". 

Será que a existência de matéria e de antimatéria tem algo a ver com Deus? E, se não tiver, por que essa mania de invocar Deus quando se fala de cosmologia?

Smoot não é o único. O também vencedor do Nobel Leon Lederman escreveu um livro com Dick Teresi chamado "A Partícula de Deus". 

Stephen Hawking, no seu "Uma História do Tempo", afirma que encontrar uma teoria final é como "conhecer a mente de Deus". Essas afirmações nos dizem não só algo sobre a expectativa do público, mas também sobre o papel cultural que físicos, especialmente aqueles trabalhando em questões ligadas a "origens", exercem. Sou tão culpado quanto eles, já que minha pesquisa trata de origens. Será que a física é a nova teologia? 

De jeito algum. Confundir a prática da ciência com a religião é um erro grave. Por outro lado, a física moderna trata de assuntos que, por milênios, eram província exclusiva da religião. A cosmologia tenta construir uma narrativa que nos conta a história do cosmo. Esta história deve começar assim que o conceito de tempo passa a fazer sentido. 

Portanto, a cosmologia não quer apenas explicar por que o Universo é do jeito que é, mas por que o Universo é. Se tivermos sucesso, entraremos numa nova era da história das ideias: ao ser capaz de explicar a Criação, a razão humana seria equacionada com... sim, a mente de Deus! Vemos que não é tão surpreendente assim encontrarmos essa metáfora nos textos científicos. 

Ela revela ao menos parte das ambições do empreendimento cosmológico. Revela também, como argumentei em "Criação Imperfeita", a necessidade de exorcizarmos essa metáfora da ciência. Ela não só confunde as pessoas como está errada.

A questão do excesso de matéria em relação à antimatéria é essencial. Caso as duas existissem em pé de igualdade, não estaríamos aqui: quando matéria e antimatéria colidem, desfazem-se em radiação. 

Portanto, o resultado do Fermilab, que reforça resultados antigos, mostra que a versão atual da física das partículas é incompleta. Por outro lado, a descoberta não tem nada a ver com os dedões de Deus ou outra parte da anatomia divina. 

Ela é um triunfo da inventividade humana, irrelevante para a teologia. A ciência certamente abre muitas janelas para a realidade. Mas nenhuma delas nos permite vislumbrar o que ocorre além da realidade. 

Criação imperfeita

A noção de que a natureza pode ser decifrada pelo reducionismo precisa ser abolida

Desde tempos imemoriais, ao se deparar com a imensa complexidade da natureza, o homem buscou nela padrões repetitivos, algum tipo de ordem. Isso faz muito sentido. Afinal, ao olharmos para os céus, vemos que existem padrões organizados, movimentos periódicos que se repetem, definindo ciclos naturais aos quais estamos profundamente ligados: o nascer e o pôr do Sol, as fases da Lua, as estações do ano, as órbitas planetárias.

Com Pitágoras, 2.500 anos atrás, a busca por uma ordem natural das coisas foi transformada numa busca por uma ordem matemática: os padrões que vemos na natureza refletem a matemática da criação. Cabe ao filósofo desvendar esses padrões, revelando assim os segredos do mundo.

Ademais, como o mundo é obra de um arquiteto universal (não exatamente o Deus judaico-cristão, mas uma divindade criadora mesmo assim), desvendar os segredos do mundo equivale a desvendar a "mente de Deus". Escrevi recentemente sobre como essa metáfora permanece viva ainda hoje e é usada por físicos como Stephen Hawking e muitos outros.

Essa busca por uma ordem matemática da natureza rendeu -e continua a render- muitos frutos. Nada mais justo do que buscar uma ordem oculta que explica a complexidade do mundo. Essa abordagem é o cerne do reducionismo, um método de estudo baseado na ideia de que a compreensão do todo pode ser alcançada através do estudo das suas várias partes.

Os resultados dessa ordem são expressos através de leis, que chamamos de leis da natureza. As leis são a expressão máxima da ordem natural. Na realidade, as coisas não são tão simples. Apesar da sua óbvia utilidade, o reducionismo tem suas limitações. Existem certas questões, ou melhor, certos sistemas, que não podem ser compreendidos a partir de suas partes. O clima é um deles; o funcionamento da mente humana é outro.

Os processos bioquímicos que definem os seres vivos não podem ser compreendidos a partir de leis simples, ou usando que moléculas são formadas de átomos. Essencialmente, em sistemas complexos, o todo não pode ser reduzido às suas partes.

Comportamentos imprevisíveis emergem das inúmeras interações entre os elementos do sistema. Por exemplo, a função de moléculas com muitos átomos, como as proteínas, depende de como elas se "dobram", isto é, de sua configuração espacial. O funcionamento do cérebro não pode ser deduzido a partir do funcionamento de 100 bilhões de neurônios.

Sistemas complexos precisam de leis diferentes, que descrevem comportamentos resultantes da cooperação de muitas partes. A noção de que a natureza é perfeita e pode ser decifrada pela aplicação sistemática do método reducionista precisa ser abolida. Muito mais de acordo com as descobertas da ciência moderna é que devemos adotar uma abordagem múltipla, e que junto ao reducionismo precisamos utilizar outros métodos para lidar com sistemas mais complexos. Claro, tudo ainda dentro dos parâmetros das ciências naturais, mas aceitando que a natureza é imperfeita e que a ordem que tanto procuramos é, na verdade, uma expressão da ordem que buscamos em nós mesmos.

É bom lembrar que a ciência cria modelos que descrevem a realidade; esses modelos não são a realidade, só nossas representações dela. As "verdades" que tanto admiramos são aproximações do que de fato ocorre.

As simetrias jamais são exatas. O surpreendente na natureza não é a sua perfeição, mas o fato de a matéria, após bilhões de anos, ter evoluído a ponto de criar entidades capazes de se questionarem sobre a sua existência.

Consciência cósmica

Será que a vida inteligente não passa de uma coincidência?

Não há dúvida de que nós, seres humanos, temos a necessidade de encontrar significado em tudo o que fazemos. Tudo tem (ou deveria ter) uma causa por trás, algo que justifica uma ação ou uma reação.

Uma doença é causada por um agente -por exemplo, um vírus. Fazemos ginástica para estar em forma. Procuramos ter amigos, prazer, amor na tentativa de viver nossas vidas da melhor forma possível. Quando nos perguntamos sobre as causas das coisas, do mundano ao mais profundo, nós esperamos uma explicação, algo que faça sentido.

Tradicionalmente, as perguntas ditas mais profundas eram relegadas a explicações religiosas ou míticas, lançando mão de agentes sobrenaturais.

Como o mundo surgiu? E a vida? Existe alguma razão para estarmos aqui?

Ou a existência não passa de acidente?

Hoje a ciência também encara essas questões. Dentre as mais fascinantes, talvez a de maior significado para nós seja a relação (ou não) entre a mente, a vida e o Universo. Será que a vida, em particular a vida inteligente, não passa de uma coincidência, resultado de inúmeros acasos sem nenhuma razão de ser? Ou será que estamos aqui (talvez juntamente com outras inteligências) por algum motivo?

Descontando a versão bíblica de que estamos aqui criados segundo a imagem de um Deus onipotente ou que estamos vivendo o nosso inevitável carma, existem várias respostas de cunho científico. Apesar de não sabermos se alguma delas está certa, a discussão é frutífera, trazendo à tona aspectos importantes do pensamento científico contemporâneo. Sem tentar ser exaustivo, eis algumas delas. Em futuros textos voltarei ao assunto.

1. O cosmo é único, resultado de uma estrutura matemática que a física teórica vislumbra em raros momentos. Por trás da enorme diversidade das coisas, em particular da matéria e das suas propriedades, existem leis bem determinadas e eternas que ditam desde a existência do Universo ao valor da carga e da massa do elétron.

Se algum dia obtivermos essa teoria unificada, a teoria de tudo, teremos chegado ao ápice da racionalidade, decifrando o código secreto da natureza.

(A "mente de Deus" como Hawking e outros afirmam.) Segundo essa visão, a vida e a mente são acidentais, já que a física e a química têm pouco ou nada a dizer sobre a emergência da vida.

2. O cosmo é um dentre possivelmente infinitos outros, todos parte de um multiverso. Em cada um deles, as propriedades físicas são diferentes.

Apenas em alguns poucos a vida é possível. Algumas versões das teorias unificadas preveem a existência, ou são compatíveis, com o multiverso. Os unificadores mais radicais afirmam que, se o Universo é único, o multiverso não pode existir. De qualquer forma, uma das dificuldades dessa visão é encontrar um critério seletivo que justifique de forma natural a nossa existência. Uma teoria na qual tudo é possível explica muito pouco.

3. Existe um princípio vital, alguma lei que ainda desconhecemos, que explica a existência da vida no Universo.

Essa versão apela para a teleologia, afirmando que o cosmo é de alguma forma responsável pela existência da vida e, em particular, da vida inteligente. Mesmo dentro de uma formulação científica, fica difícil separar essa visão da visão religiosa, onde causas são atribuídas a um princípio criativo divino. Por outro lado, como vários exemplos históricos mostram, o que hoje chamamos de mágico ou sobrenatural pode, um dia, vir a ser explicado cientificamente. É prudente manter a cabeça aberta.

O contraste é na postura natural versus sobrenatural, ou seja, na capacidade de a ciência oferecer repostas plausíveis à questões dessa natureza.

Carecas suadas

Buracos negros são menos negros do que se imagina

Talvez nenhum objeto no Universo seja mais enigmático do que os buracos negros. Mesmo Einstein, cuja teoria da relatividade geral prevê a sua existência, não acreditava que eles fossem possíveis. Pudera. No coração dos buracos negros as leis da física deixam de fazer sentido, algo que nenhum físico gosta de contemplar. Na verdade, não são as leis da física que deixam de valer, apenas aquelas reservadas à descrição dos fenômenos clássicos, leia-se familiares de nosso dia-a-dia: no centro de um buraco negro, a física do muito pequeno, a mecânica quântica, tem papel fundamental. E, como mostrou o físico Stephen Hawking, fora dele também.

Segundo a teoria da relatividade geral de Einstein, a matéria encurva o espaço à sua volta e afeta também a passagem do tempo. Quanto maior a concentração de matéria, maior o seu efeito na curvatura do espaço e no fluir das horas. Esses efeitos, embora sempre presentes, se fazem relevantes apenas em casos extremos. Mesmo um planeta como a Terra exerce apenas uma pequena influência sobre o espaço e o tempo.

Mas, com as estrelas, os efeitos já são mensuráveis. Uma das primeiras confirmações da teoria de Einstein foi obtida medindo a deflexão da luz proveniente de estrelas distantes ao passar perto do Sol. Aliás, as medidas foram obtidas em Sobral, no Ceará, durante um eclipse total. Com os buracos negros, a luz não é apenas defletida; ela desaparece por inteiro. Se algo penetra no chamado horizonte de eventos, uma fronteira esférica em torno do buraco negro, jamais sai.

Dessa fronteira para dentro, o caminho é um só: em direção ao centro do buraco negro, ou "singularidade", um ponto onde a gravidade atinge um valor infinito e a estrutura do espaço e do tempo deixa de fazer sentido.

Buracos negros nascem quando estrelas morrem. Não qualquer estrela, mas estrelas bem pesadas, com massas maiores do que a do Sol. Quando as estrelas deixam de gerar calor e radiação, elas começam a implodir devido à própria gravidade. Em estrelas suficientemente pesadas, o processo continua indefinidamente, até que uma enorme quantidade de matéria fica aprisionada num volume mínimo. Por exemplo, para o Sol virar um buraco negro, teria de se contrair até uma esfera de 3 km de raio. Quando a estrela vira um buraco negro, muito de sua massa é ejetada para o espaço.

O resto é "tragado" pela singularidade, como água escoando por um ralo. A diferença é que não existe um cano levando a água para outro lugar. A menos que o buraco negro gire. Nesse caso, pode existir um "buraco de minhoca", uma espécie de garganta cósmica ligando dois pontos distantes do Universo. Tudo indica que é muito difícil manter essas passagens abertas.

Com o colapso da estrela, muita informação desaparece. Uma das questões interessantes da astrofísica moderna é o que ocorre com ela. Segundo as teorias atuais, os buracos negros são de certa forma objetos simples. Tudo o que precisamos para caracterizá-los é a sua massa e a sua rotação. Toda a complexidade da estrela some na singularidade e o que vemos fora do horizonte precisa de apenas dois números para ser descrito. Por isso, dizemos que os buracos negros "não têm cabelo". Hawking calculou que buracos negros são menos negros do que se imagina. Eles emitem radiação com potência inversa à sua massa.

Ou seja, buracos negros são carecas e suam, aos poucos perdendo a sua massa. Com isso, vão ficando cada vez menores, o que leva a uma importante questão: o que ocorre quando o horizonte "evapora" até a singularidade? Será que existem singularidades sem um horizonte à sua volta? Mas isso deixo para outra semana.

Decifrando a "mente de Deus"

Por que sempre buscamos ver a natureza em ordem?

Somos amantes da regularidade.

O que foge aos padrões da normalidade, o comportamento irregular, inesperado, incontrolável, é sempre visto com censura ou mesmo com medo. Isso é tanto verdade na sociedade quanto na natureza.

Quando os primeiros humanos olharam na direção dos céus, perceberam que existiam dois tipos de fenômenos. Os que se repetiam regularmente, como o ciclo das estações do ano, e os inesperados, como o aparecimento de cometas.

Reconhecer esses padrões regulares se fez necessário para a nossa sobrevivência como espécie. Se um caçador na floresta via algo que fugia ao normal, logo ficava alerta. Podia ser um predador, um inimigo ou, com sorte, comida. Evoluímos com a capacidade mental de reconhecer padrões.

A matemática nada mais é do que a linguagem que criamos para descrever esses padrões. Na geometria, descrevemos os padrões espaciais, as formas da natureza e as suas simetrias.

Na aritmética e na álgebra, lidamos com padrões entre números e suas relações. Quando Pitágoras criou sua seita no sul da Itália, em torno de 600 a.C., seu objetivo místico-filosófico era a compreensão dos padrões da natureza através da matemática.

Para os pitagóricos, tudo era número. A essência do conhecimento começava com a matemática e terminava na descrição da mente do "criador" -da sua criação- como um elaborado mosaico de padrões. O filósofo era quem se dedicava a esses estudos, uma espécie de matemático-sacerdote. É natural supor que, com o desenvolvimento da ciência, essas idéias tenham caído em desuso.

Afinal, nenhum matemático ou físico moderno -ou quase nenhum- se diz um místico em busca de desvendar os segredos matemáticos da mente de Deus. Porém, é talvez surpreendente o quanto essa metáfora ainda é usada, o "desvendar a mente de Deus" como sendo o objetivo final da ciência. Um exemplo recente é o de Stephen Hawking em seu livro "Uma Breve História da Tempo". Como o dele, existem vários outros. Por que isso?

A história é longa demais para uma coluna (estou escrevendo um livro sobre o assunto), mas podemos começar a partir de Kepler. No início de século XVII, ele tentou criar um modelo geométrico do cosmo usando os cinco sólidos platônicos (o cubo e a pirâmide são dois deles).

A idéia, meio genial e meio louca, era realizar o sonho pitagórico, obter o padrão geométrico da criação. Pulando para Einstein, sua teoria da relatividade foi o próximo grande passo.
Claro, o modelo de Kepler estava errado e a teoria de Einstein funciona muito bem.

Einstein, influenciado por Spinoza que, por sua vez, foi influenciado por Platão que, por sua vez, foi influenciado por Pitágoras, queria obter uma descrição geométrica do mundo, que ele atribuía à uma inteligência abstrata. Não o Deus judaico-cristão, com certeza. Mas a racionalidade que via manifesta nos padrões do mundo à nossa volta.

Einstein passou as últimas duas décadas de sua vida buscando por uma teoria unificada das forças gravitacional e eletromagnética.

Para ele, essa unificação era inevitável, a expressão mais cristalina da inteligência da natureza. Einstein falhou em sua empreitada, mas outros continuam buscando por essa unificação geométrica, a versão científica da "mente de Deus".

A falta de resultados experimentais indicando a direção certa dificulta muito as coisas. Ou, talvez a natureza esteja tentando nos dizer algo: a ordem que tanto buscamos nela é, na verdade, a ordem que buscamos em nossas vidas.

Mito ou Verdade?

A coroação da razão humana seria revelar o plano da Criação

Q uando resolvi que seria físico, tinha em mente um caminho bem claro: queria participar da busca pelas leis que estão por trás de tudo o que existe na natureza, as leis que ditam desde a origem do Universo até o comportamento dos átomos e das partículas de matéria.

Inspirado por livros como "A Evolução da Física", de Leopold Infeld e Albert Einstein, entendi que essa era a grande crença das ciências físicas, que a diversidade do mundo é uma ilusão dos sentidos. Ocultas entre as aparências estão essas leis fundamentais, esperando para serem descobertas.

O ápice do conhecimento, a coroação da razão humana, seria revelar o plano da Criação. Como escreveu Stephen Hawking em "Uma Breve História do Tempo", a descoberta dessas leis, da unificação de todos os processos naturais, seria equivalente a conhecer a "mente de Deus".

Não há dúvida que esse "Deus" de Hawking é uma metáfora, que ele não se referia ao Deus judaico-cristão.

Sendo esse o caso, que Deus é esse? Por que cientistas como Hawking e o Prêmio Nobel Steven Weinberg, por que imortais como Einstein e os arquitetos da física quântica Max Planck, Erwin Schrödinger e Werner Heisenberg dedicaram tantos anos de suas vidas à busca dessa teoria unificada? Por que milhares de físicos hoje continuam essa busca, convictos de que essa unificação existe? Tudo começou, como sempre, na Grécia antiga. Os filósofos da escola de Pitágoras, famoso pelo teorema dos triângulos retângulos (que, aparentemente, ele não inventou), acreditavam que a essência da natureza era matemática: os números, e as relações entre eles, descrevem tudo o que ocorre. O objetivo da filosofia era entender como. Segundo os pitagóricos, números e geometria eram inseparáveis.

O exemplo do triângulo torna isso claro, já que os comprimentos dos três lados do triângulo são dados por números relacionados por uma equação.

Formas e números, portanto, expressam a realidade.

O grande filósofo Platão abraçou a idéia dos pitagóricos e foi além. Segundo ele, a geometria era o caminho da verdade. A essência da realidade era geométrica e só podia ser contemplada pela mente. Simetria passou a ser sinônimo de beleza e de verdade.

Para Platão, o arquiteto divino do cosmo (que ele chamou de Demiurgo) era um geômetra.

Chegando ao século 17, Galileu, Kepler e, mais tarde, Newton abraçaram a geometria como a língua da natureza. Os "Principia", a obra em que Newton elabora os princípios da mecânica e a lei da gravidade, são escritos como um tratado geométrico. Inspirados pelo sucesso desses patriarcas, os físicos abraçaram o conceito de simetria platônico: por trás da diversidade dos fenômenos naturais, além das distorções de nossa percepção da realidade, há uma ordem que pode ser expressa em termos matemáticos. Essa ordem é a expressão máxima da verdade e cabe ao cientista desvendá-la. É ela a "mente de Deus". (Literalmente, para Kepler e Newton.)
Não há dúvida de que a idéia de simetria serviu bem à física. Ainda serve. Ela simplifica as equações: o Sol pode ser tratado como uma esfera, mesmo que não seja. Mas a avidez com que a idéia de unificação de tudo é buscada indica algo mais profundo.

No curto espaço dessa coluna, afirmo apenas que ela é diferente da idéia de que simetrias são boas aproximações para descrever o mundo natural. Não encontramos (ainda) indícios de que ela exista. Talvez porque seja mesmo muito sutil, ou talvez porque seja uma ilusão, um mito.

Seria herético imaginar que a natureza não se presta às nossas expectativas de ordem?

A física, o futebol e o anti-reducionismo

MARCELO GLEISER
especial para a Folha

Uma questão que tem sido muito discutida, nem sempre amistosamente, entre cientistas, é a validade das leis fundamentais da natureza na descrição de fenômenos em escalas diferentes, do micro ao macro. Há dois pontos de vista principais; um, o reducionismo radical, afirma que, se entendermos o comportamento das menores entidades materiais do mundo, as partículas subatômicas, poderemos extrapolar esse conhecimento a outros níveis, dos átomos às estrelas. Ou seja, em sua versão mais radical, o reducionismo diz que o todo é a soma das partes -basta entendermos as leis fundamentais das interações entre as partículas para, nas palavras de Stephen Hawking, "compreendermos a mente de Deus".

Na prática, reducionistas sabem que é impossível fazer essa extrapolação -o estudo das interações entre os quarks e os elétrons não vai ajudar na compreensão do comportamento do átomo de urânio e muito menos na replicação de DNA. Para eles, a posição reducionista é filosófica, um manifesto do que acreditam ser o objetivo final da ciência, a descoberta das leis que regem o comportamento submicroscópico da matéria.

No outro campo, encontramos os críticos dessa posição, que, por falta de nome melhor, chamarei de anti-reducionistas. Um dos mais influentes é o físico Philip W. Anderson, dos EUA, vencedor do Prêmio Nobel e professor na Universidade de Princeton. Em um artigo escrito em 1972, Anderson afirmou que "mais é diferente", ou seja, que o comportamento de sistemas físicos com um número grande de elementos pode ser totalmente diferente daquele com poucos elementos; que novas leis podem ser necessárias para fenômenos com muitos elementos.

Ao aumentarmos o número de elementos em um sistema físico, aumentamos também as possibilidades de interação dos elementos entre si. Essas interações podem dar origem a comportamentos coletivos do sistema que não poderiam ter sido previstos analisando apenas as interações individuais dos elementos, ou seja, pelo reducionismo.

Vamos ao estádio do Morumbi num domingo assistir a um jogo Corinthians x São Paulo. Dezenas de milhares de pessoas, os elementos individuais, fazem parte de nosso "sistema físico", o público. Nosso objetivo é estudar o comportamento do público como um todo. Antes de os times entrarem em campo, o comportamento do sistema pode ser descrito aproximadamente por leis "locais", pelo comportamento de cada pessoa, ou grupo pequeno de pessoas; conversas entre vizinhos próximos, a compra de um cachorro-quente etc. Nesse caso, podemos descrever o comportamento do sistema por meio do método reducionista, já que não existem efeitos envolvendo vários elementos. O fenômeno coletivo "torcida" ainda não ocorreu.

Mas, quando os times entram em campo, o comportamento do sistema muda completamente; fogos de artifício, bandeiras multicoloridas e cantos das torcidas se misturam em uma grande confusão. Um observador conclui que a entrada dos times em campo é equivalente a uma grande perturbação energética no sistema. Após a excitação inicial, o observador percebe o aparecimento de movimentos coletivos, que envolvem um número muito grande de elementos. Movimentos caóticos, isto é, brigas, ou movimentos organizados, como a famosa "onda", uma perturbação coletiva que se propaga no sistema. O observador obtém novas leis para descrever o sistema, leis que explicam suas manifestações coletivas. Essas leis são "não-locais" e não-reducionistas. Uma nova "interação", chamada torcida, gera novos comportamentos coletivos.

Ambas as posições são importantes na descrição de fenômenos naturais. Tudo depende do foco das pesquisas. O debate surge quando defensores de uma posição criticam a outra. Aí o fenômeno "torcida" atua novamente, com todos os efeitos coletivos, às vezes mais agradáveis.