Quem acha que físicos ou outros cientistas levam uma vida pacata, reclusos em suas salas em universidades ou laboratórios, está muito enganado. A pesquisa em ciência é uma atividade extremamente competitiva, uma "corrida de ratos", como se costuma dizer nos Estados Unidos.
Isso porque em ciência, ao contrário das Olimpíadas, não existem medalhas de prata ou bronze. Ou você é o primeiro a encontrar a resposta a uma pergunta-chave ou a desvendar um novo fenômeno, ou é o último. A comunidade científica concede um "empate" quando dois ou mais grupos chegam a uma mesma conclusão quase que ao mesmo tempo. Mas isso é extremamente raro. Ao descobridor, fora a emoção de ter dado um passo avante no conhecimento humano, vêm as honras, prêmios, fama etc. Aos outros, a satisfação dúbia de ter confirmado os resultados de quem chegou ao degrau mais alto do pódio.
Da mesma forma que a cobiçada medalha de ouro incentiva os atletas a estar sempre se superando, a busca pelo conhecimento incentiva a competitividade científica. Agora mesmo, um excelente exemplo disso está ocorrendo no Centro Europeu de Física de Partículas em Genebra, Suíça, conhecido como Cern.
O Cern é um laboratório gigantesco, um consórcio entre vários países do mundo inteiro. Seu grande rival é o Fermilab, um laboratório norte-americano perto da cidade de Chicago. Ambos usam enormes aceleradores de partículas para estudar a estrutura da matéria a distâncias subnucleares, ou seja, dentro mesmo do núcleo atômico.
O objetivo desses laboratórios é descobrir os tijolos fundamentais que, combinados, resultam na matéria que compõe o Universo no presente e que o compunha na sua infância, quando as energias eram comparáveis às que regem os processos subnucleares.
Até o momento, a ciência já descobriu 12 partículas fundamentais da matéria, uma delas o familiar elétron. A elas juntam-se as partículas que transmitem as forças entre esses tijolos de matéria, que recebem o nome pouco poético de bósons de calibre. Esse conjunto de partículas de matéria e de força é conhecido como "modelo padrão de partículas".
Existe uma outra partícula no modelo padrão chamada bóson de Higgs, em homenagem ao físico escocês Peter Higgs. Essa partícula é o centro das atrações no Cern e no Fermilab. Isso por dois motivos: primeiro, ela é a partícula que, segundo o modelo padrão, gera a massa de todas as outras partículas. Segundo, porque ela ainda não foi descoberta. Na verdade, nós nem sabemos se ela existe!
No Cern, o acelerador que vem procurando pelo bóson de Higgs chama-se Grande Colisor de Elétrons e Pósitrons, ou LEP. O LEP funciona há 11 anos e tem contribuído muito na busca pelo Higgs. Ainda não o achou explicitamente, mas pôs um limite mínimo na sua massa. Até abril deste ano, o LEP havia concluído que o Higgs tem uma massa no mínimo 108 vezes maior que a do próton.
Em abril a coisa mudou de figura. Os cientistas do Cern acharam alguns sinais que aparentemente indicavam a presença do elusivo bóson de Higgs, com massa cerca de 115 vezes maior que a do próton. Para isso, eles tiveram que puxar o LEP até o seu limite de funcionamento, já que achar partículas de maior massa requer colisões de maior energia.
Esse furor todo ia de encontro a um problema burocrático, pois o LEP estava para ser fechado no início de outubro, para dar lugar à construção de outra máquina muito mais poderosa.
Mas como deixar passar uma oportunidade dessas? Serão necessários pelo menos sete anos até a nova máquina ficar pronta e, nesse meio tempo, o Fermilab terá maiores energias e poderá detectar o Higgs conclusivamente.
A pressão da possível descoberta é tão grande que a diretoria do Cern resolveu adiar o fechamento do LEP até o dia 2 de novembro, na esperança de que seus cientistas dobrem o número de eventos semelhantes aos que indicaram a presença do Higgs. Quanto maior o número de eventos, melhor a qualidade estatística dos dados e, portanto, maior a probabilidade de uma detecção real. Com poucos eventos fica difícil separar o Higgs de outras pistas falsas.
Claro, se outros eventos com gosto de Higgs aparecerem até 2 de novembro, vai ser difícil convencer os cientistas do Cern de que sua máquina terá de ser desmantelada para dar lugar a uma outra. Por outro lado, se o Cern atrasar a construção nova, muito dinheiro será perdido. Será que encontrar o Higgs antes dos norte-americanos justifica milhões de francos suíços gastos? Enquanto isso, os cientistas no Cern trabalham dia e noite, com muita adrenalina, para resolver o mistério da massa.
domingo, 15 de outubro de 2000
domingo, 24 de setembro de 2000
Um mar no espaço
Podemos visualizar o Sistema Solar como uma bola de pingue-pongue (o Sol) atravessada na metade por um disco digital (o plano eclíptico) onde estão localizadas as órbitas planetárias (um modelo fora de escala, obviamente). Ou seja, as órbitas planetárias estão aproximadamente centradas em torno do equador solar. O mesmo acontece com Júpiter e suas luas. Portanto, estudando o modelo jupiteriano, os astrônomos podem aprender muito sobre a formação e evolução do Sistema Solar.
Por isso a Nasa (agência espacial norte-americana) enviou outra missão para Júpiter chamada, apropriadamente, Galileu -o primeiro a ver as luas de Júpiter. A sonda acaba de passar pelas luas, prestando atenção especialmente em Europa. Aparentemente, Europa é a menos interessante das quatro grandes luas; sua superfície não apresenta as marcas dramáticas de vulcanismo como em Io, ou as crateras de Ganimede e Calisto. Ao contrário, a superfície de Europa parece bastante pacata, marcada apenas por longas linhas que indicam a presença de falhas geológicas. No entanto, quando a sonda Galileu tirou fotos com resolução de 20 metros, ficou claro que Europa é coberta por uma camada de gelo, com uma espessura estimada em torno de sete quilômetros. As fotos revelaram, ainda, estruturas semelhantes a icebergs, paralisados pelo gelo à sua volta, como carros em um congestionamento caótico.
Mas a grande surpresa, que já era uma suspeita de vários astrônomos, é o que está por baixo dessa espessa crosta de gelo: um oceano de água salgada, cobrindo todo o planeta, envolvendo uma região central rica em ferro. Ou seja, foi encontrada água líquida no espaço. E em quantidades enormes, talvez até duas vezes maiores que nos oceanos terrestres. Mais ainda, a atração gravitacional entre Júpiter e Europa é tão grande que a pobre lua é constantemente distorcida pelo planeta gigante, uma amplificação do efeito que provoca as marés aqui na Terra. Essas distorções geram uma enorme quantidade de energia no interior da lua, capaz de aquecer seus oceanos. A água em Europa pode ser quente!
Como a presença de água é um ingrediente fundamental para a existência da vida (ao menos as formas que conhecemos), Europa passou a ocupar a posição de honra, junto a Marte, para a existência de vida extraterrestre.
Os leitores familiares com o filme de ficção científica russo "Solaris" (distribuído, infelizmente, como a resposta soviética ao filme "2001 - Uma Odisséia no Espaço") devem lembrar-se do planeta, coberto por um oceano, cuja manifestação de vida era poder materializar os medos e fantasias do inconsciente humano. Certamente, esse não é o caso de Europa. Mas, quem sabe se nossas fantasias com relação à vida extraterrestre não estão sendo materializadas pela presença de seu oceano líquido?
O leitor deve estar se perguntando como é possível determinar a presença de um oceano, imerso sob uma crosta de gelo, em um mundo tão distante. As medidas feitas pela sonda Galileu são baseadas no magnetismo local de Europa. Tal como a Terra, Júpiter tem um campo magnético. Só que, no caso de Júpiter, ele é muito mais forte, com consequências importantes para as suas luas. Em Europa, a orientação local do campo magnético de Júpiter muda a cada 5,5 horas. Quando mudanças em um campo magnético ocorrem em um meio condutor de eletricidade (como a água do mar ou ferro), correntes elétricas locais aparecem, criando, por sua vez, um campo magnético secundário, que pode ser detectado com instrumentos equivalentes a bússolas sofisticadas.
As medidas feitas pela sonda Galileu indicam que uma camada de água salgada com dez quilômetros de profundidade é o melhor candidato a meio condutor em Europa. Mas a resposta final só virá em seis anos, quando uma nova missão for enviada a Europa, procurando por água salgada e, quem sabe, vida.
domingo, 17 de setembro de 2000
Três lições copernicanas
Parece fácil, hoje, afirmar que o Sol está no centro do Sistema Solar e que os planetas giram à sua volta em órbitas elípticas. Como poderíamos pensar diferente, visto que esse é o arranjo mais "óbvio" de nossa vizinhança cósmica?
Na verdade, a coisa não é bem assim. O que vemos é o Sol girar em torno da Terra, e não o oposto. Afinal, não é o Sol que nasce no leste e se põe no oeste? Fazer a Terra girar em torno do Sol é, no mínimo, contra-intuitivo. Não é à toa que apenas em 1543, com a publicação do livro de Nicolau Copérnico onde ele descreve o Sistema Solar com o Sol no centro, é que começou -lentamente- a ficar claro que nem sempre o que vemos ou percebemos do mundo é o que corresponde à realidade. Estranha essa idéia de que o arranjo do cosmo pode ser tão distinto daquilo que o bom senso ditaria. Essa é a primeira lição copernicana: os sentidos podem construir uma realidade falsa se não tiverem a razão a seu lado.
Por que Copérnico resolveu desafiar dois milênios de "sabedoria", baseada na filosofia de Aristóteles? A igreja havia já adotado a descrição aristotélica do cosmo, onde a Terra ocupava o centro, sendo circundada pela Lua, Sol, planetas e estrelas. A parte mais oportuna desse arranjo cósmico para a igreja era a separação que Aristóteles fazia entre o mundo sublunar, onde mudanças e transformações materiais podiam ocorrer, e o resto do cosmo, onde tudo era eternamente igual. A decadência humana era então associada a mudanças materiais (e carnais) perto da Terra, enquanto a perfeição ficava longe, na morada de Deus.
Pôr o Sol no centro era destruir esse arranjo, pois transformava a Terra em mais um planeta e não no centro de mudanças e transformações. E o Sol, sendo perfeito e eterno, não poderia pertencer à subesfera da decadência. Para pôr o Sol no centro, era necessário criar uma nova física, em que a Terra e os planetas obedecessem aos mesmos princípios.
Dois motivos levaram Copérnico a dar esse passo, ambos baseados em um impulso estético. O primeiro, que os movimentos celestes deveriam ser em órbitas circulares e com velocidades constantes. Essa idéia era quase que sagrada, um princípio criado por Platão, o mestre de Aristóteles. Por que o círculo? Pois ele, sendo a figura geométrica mais perfeita, onde todos os pontos são equivalentes, deveria, sem dúvida, ter sido a escolha do Demiurgo, a divindade que arquitetou o cosmo e suas estruturas.
O segundo princípio estético usado por Copérnico era, claro, o arranjo dos planetas em torno do Sol. Conhecia-se já, na época, o período orbital dos planetas, o tempo que eles demoram para dar uma volta completa em torno do Sol. Portanto, raciocinou Copérnico, basta arranjá-los em ordem crescente, de modo que Mercúrio, de período mais curto, fique mais perto do Sol e Saturno, de período mais longo, fique mais longe (não se conheciam ainda os outros planetas, Urano, Netuno e Plutão, invisíveis a olho nu). Com esses princípios estéticos, Copérnico criou um novo arranjo do Sistema Solar, desafiando o pensamento aristotélico, mesmo sem ter qualquer prova de que suas idéias estavam certas. Essa é a segunda lição copernicana: a inspiração para a ciência muitas vezes é guiada por princípios estéticos.
Mas estética não garante precisão. Apenas através de uma confirmação direta, baseada em medidas e sua análise quantitativa, é que podemos julgar ou não a validade de uma hipótese sobre a natureza, por mais atraente ou elegante que ela seja. A estética é uma sedutora ambígua, fundamental e traiçoeira.
Passaram-se mais de 50 anos até que as idéias copernicanas começaram a ser aceitas. Por que toda a demora? Será que os astrônomos da época eram incompetentes? A virada começou com Kepler e Galileu no início do século 17, ambos grandes defensores de Copérnico, por motivos diferentes. A razão foi a falta de confirmação observacional dessas idéias, aliada a um número relativamente pequeno de pessoas trabalhando em astronomia na época. Mais ainda, a posição da igreja e dos luteranos também não ajudava muito. Os seguidores de Copérnico tiveram um trabalho muito maior do o próprio, pois eles tiveram de testar as idéias e aprimorá-las, como foi o caso de Kepler com as órbitas elípticas, que seriam extremamente "feias" para Copérnico.
Essa é a terceira lição copernicana: em ciência, como em qualquer outra atividade criativa, ninguém pode trabalhar sozinho. O conhecimento é como uma corrente em que cada idéia é um elo, uns mais fracos, outros mais fortes, forjados todos pela nossa curiosidade.
Na verdade, a coisa não é bem assim. O que vemos é o Sol girar em torno da Terra, e não o oposto. Afinal, não é o Sol que nasce no leste e se põe no oeste? Fazer a Terra girar em torno do Sol é, no mínimo, contra-intuitivo. Não é à toa que apenas em 1543, com a publicação do livro de Nicolau Copérnico onde ele descreve o Sistema Solar com o Sol no centro, é que começou -lentamente- a ficar claro que nem sempre o que vemos ou percebemos do mundo é o que corresponde à realidade. Estranha essa idéia de que o arranjo do cosmo pode ser tão distinto daquilo que o bom senso ditaria. Essa é a primeira lição copernicana: os sentidos podem construir uma realidade falsa se não tiverem a razão a seu lado.
Por que Copérnico resolveu desafiar dois milênios de "sabedoria", baseada na filosofia de Aristóteles? A igreja havia já adotado a descrição aristotélica do cosmo, onde a Terra ocupava o centro, sendo circundada pela Lua, Sol, planetas e estrelas. A parte mais oportuna desse arranjo cósmico para a igreja era a separação que Aristóteles fazia entre o mundo sublunar, onde mudanças e transformações materiais podiam ocorrer, e o resto do cosmo, onde tudo era eternamente igual. A decadência humana era então associada a mudanças materiais (e carnais) perto da Terra, enquanto a perfeição ficava longe, na morada de Deus.
Pôr o Sol no centro era destruir esse arranjo, pois transformava a Terra em mais um planeta e não no centro de mudanças e transformações. E o Sol, sendo perfeito e eterno, não poderia pertencer à subesfera da decadência. Para pôr o Sol no centro, era necessário criar uma nova física, em que a Terra e os planetas obedecessem aos mesmos princípios.
Dois motivos levaram Copérnico a dar esse passo, ambos baseados em um impulso estético. O primeiro, que os movimentos celestes deveriam ser em órbitas circulares e com velocidades constantes. Essa idéia era quase que sagrada, um princípio criado por Platão, o mestre de Aristóteles. Por que o círculo? Pois ele, sendo a figura geométrica mais perfeita, onde todos os pontos são equivalentes, deveria, sem dúvida, ter sido a escolha do Demiurgo, a divindade que arquitetou o cosmo e suas estruturas.
O segundo princípio estético usado por Copérnico era, claro, o arranjo dos planetas em torno do Sol. Conhecia-se já, na época, o período orbital dos planetas, o tempo que eles demoram para dar uma volta completa em torno do Sol. Portanto, raciocinou Copérnico, basta arranjá-los em ordem crescente, de modo que Mercúrio, de período mais curto, fique mais perto do Sol e Saturno, de período mais longo, fique mais longe (não se conheciam ainda os outros planetas, Urano, Netuno e Plutão, invisíveis a olho nu). Com esses princípios estéticos, Copérnico criou um novo arranjo do Sistema Solar, desafiando o pensamento aristotélico, mesmo sem ter qualquer prova de que suas idéias estavam certas. Essa é a segunda lição copernicana: a inspiração para a ciência muitas vezes é guiada por princípios estéticos.
Mas estética não garante precisão. Apenas através de uma confirmação direta, baseada em medidas e sua análise quantitativa, é que podemos julgar ou não a validade de uma hipótese sobre a natureza, por mais atraente ou elegante que ela seja. A estética é uma sedutora ambígua, fundamental e traiçoeira.
Passaram-se mais de 50 anos até que as idéias copernicanas começaram a ser aceitas. Por que toda a demora? Será que os astrônomos da época eram incompetentes? A virada começou com Kepler e Galileu no início do século 17, ambos grandes defensores de Copérnico, por motivos diferentes. A razão foi a falta de confirmação observacional dessas idéias, aliada a um número relativamente pequeno de pessoas trabalhando em astronomia na época. Mais ainda, a posição da igreja e dos luteranos também não ajudava muito. Os seguidores de Copérnico tiveram um trabalho muito maior do o próprio, pois eles tiveram de testar as idéias e aprimorá-las, como foi o caso de Kepler com as órbitas elípticas, que seriam extremamente "feias" para Copérnico.
Essa é a terceira lição copernicana: em ciência, como em qualquer outra atividade criativa, ninguém pode trabalhar sozinho. O conhecimento é como uma corrente em que cada idéia é um elo, uns mais fracos, outros mais fortes, forjados todos pela nossa curiosidade.
domingo, 10 de setembro de 2000
Independência, só de perto
.
Durante os anos 50, um dos grandes sonhos da física, encontrar os componentes mais fundamentais da matéria, estava se tornando um dos seus maiores pesadelos. Isso porque a própria idéia de que a estrutura da matéria pode ser compreendida pela combinação de alguns tijolos fundamentais não parecia ter mais fundamento: experiências realizadas em colisores de partículas, máquinas capazes de colidir prótons, elétrons e outras partículas a velocidades próximas à da luz revelaram centenas de novas partículas "elementares", as chamadas ressonâncias bariônicas, ou hádrons.
Como centenas de partículas não podem lá ser muito fundamentais, das duas, uma: ou esses tijolos básicos de matéria não existem, ou essas centenas de partículas não são fundamentais.
Venceu a segunda hipótese. No início da década de 60, o físico norte-americano Murray Gell-Mann propôs que os hádrons eram feitos de combinações de partículas mais fundamentais, que ele, tirando a palavra de James Joyce, chamou de quarks. Os seis tipos de quarks compõem as centenas de hádrons, da mesma forma que o elétron, o próton e o nêutron, em números diferentes, compõem os 92 elementos da tabela periódica.
Se o átomo é mantido coeso devido à atração elétrica entre prótons e elétrons, os hádrons são mantidos pela chamada força forte, que atua nos quarks como uma espécie de cola. Por exemplo, podemos imaginar um próton como se fosse uma esfera com três quarks dentro, como sementes numa fruta. O interessante é que os hádrons têm outra característica que os torna semelhantes aos átomos.
Átomos são eletricamente neutros. O próton não, mas os quarks carregam também um outro tipo de "carga", que chamamos de cor. Fora as duas cargas elétricas (positiva e negativa), os quarks podem ter três cores -vermelha, verde e azul. Um hádron sempre tem cor neutra, isto é, ele é feito de uma combinação das três cores, ou de uma cor e sua anticor.
Anticor? Pois é, partículas têm suas antipartículas, com cargas inversas. Por exemplo, o elétron, negativo, tem o pósitron, positivo. Antiquarks têm anticores.
Portanto, hádrons são mantidos coesos pela força forte, são neutros segundo a carga "cor" e são compostos por quarks e antiquarks. As semelhanças entre força forte e eletromagnética terminam aqui. A força forte só atua em distâncias nucleares, enquanto a força elétrica tem um alcance que cai com o quadrado da distância entre as duas cargas.
A propriedade mais misteriosa da força forte é o "confinamento". Segundo observações experimentais e a teoria que descreve a força forte, quarks jamais aparecem livres, sendo condenados a estar sempre dentro de hádrons. A força forte atua de tal modo que, apenas quando os quarks estão muito próximos eles, se comportam como partículas livres.
Quando tentamos separá-los, a atração fica cada vez mais forte, como uma mola. Se continuarmos a tentar separá-los, a energia que depositamos nos quarks acaba por criar mais quarks, como a mola que se quebra em duas. Isolar um quark é como responder ao enigma Zen: "Qual é o som de uma mão aplaudindo?"
Essa propriedade de confinamento representa um grande desafio aos teóricos que tentam calcular, por exemplo, a massa do próton. A teoria, chamada cromodinâmica quântica (QCD), aludindo às cores dos quarks, baseia-se na idéia de que a interação entre quarks se dá por troca de partículas chamadas glúons, da mesma forma que a interação elétrica se dá pela troca de fótons. A diferença entre fótons e glúons é que os glúons podem interagir, sendo de alguma forma responsáveis pelo confinamento.
Os cálculos envolvidos são extremamente complexos, exigindo supercomputadores capazes de realizar trilhões de operações por segundo (teraflops), os mais rápidos do mundo. Mesmo assim, ainda não se conseguiu calcular a massa do próton, teste fundamental da QCD. Mas evidências experimentais variadas e resultados numéricos preliminares dão confiança aos proponentes da QCD, a teoria de um mundo bizarro onde a liberdade só é possível muito de pertinho.
Durante os anos 50, um dos grandes sonhos da física, encontrar os componentes mais fundamentais da matéria, estava se tornando um dos seus maiores pesadelos. Isso porque a própria idéia de que a estrutura da matéria pode ser compreendida pela combinação de alguns tijolos fundamentais não parecia ter mais fundamento: experiências realizadas em colisores de partículas, máquinas capazes de colidir prótons, elétrons e outras partículas a velocidades próximas à da luz revelaram centenas de novas partículas "elementares", as chamadas ressonâncias bariônicas, ou hádrons.
Como centenas de partículas não podem lá ser muito fundamentais, das duas, uma: ou esses tijolos básicos de matéria não existem, ou essas centenas de partículas não são fundamentais.
Venceu a segunda hipótese. No início da década de 60, o físico norte-americano Murray Gell-Mann propôs que os hádrons eram feitos de combinações de partículas mais fundamentais, que ele, tirando a palavra de James Joyce, chamou de quarks. Os seis tipos de quarks compõem as centenas de hádrons, da mesma forma que o elétron, o próton e o nêutron, em números diferentes, compõem os 92 elementos da tabela periódica.
Se o átomo é mantido coeso devido à atração elétrica entre prótons e elétrons, os hádrons são mantidos pela chamada força forte, que atua nos quarks como uma espécie de cola. Por exemplo, podemos imaginar um próton como se fosse uma esfera com três quarks dentro, como sementes numa fruta. O interessante é que os hádrons têm outra característica que os torna semelhantes aos átomos.
Átomos são eletricamente neutros. O próton não, mas os quarks carregam também um outro tipo de "carga", que chamamos de cor. Fora as duas cargas elétricas (positiva e negativa), os quarks podem ter três cores -vermelha, verde e azul. Um hádron sempre tem cor neutra, isto é, ele é feito de uma combinação das três cores, ou de uma cor e sua anticor.
Anticor? Pois é, partículas têm suas antipartículas, com cargas inversas. Por exemplo, o elétron, negativo, tem o pósitron, positivo. Antiquarks têm anticores.
Portanto, hádrons são mantidos coesos pela força forte, são neutros segundo a carga "cor" e são compostos por quarks e antiquarks. As semelhanças entre força forte e eletromagnética terminam aqui. A força forte só atua em distâncias nucleares, enquanto a força elétrica tem um alcance que cai com o quadrado da distância entre as duas cargas.
A propriedade mais misteriosa da força forte é o "confinamento". Segundo observações experimentais e a teoria que descreve a força forte, quarks jamais aparecem livres, sendo condenados a estar sempre dentro de hádrons. A força forte atua de tal modo que, apenas quando os quarks estão muito próximos eles, se comportam como partículas livres.
Quando tentamos separá-los, a atração fica cada vez mais forte, como uma mola. Se continuarmos a tentar separá-los, a energia que depositamos nos quarks acaba por criar mais quarks, como a mola que se quebra em duas. Isolar um quark é como responder ao enigma Zen: "Qual é o som de uma mão aplaudindo?"
Essa propriedade de confinamento representa um grande desafio aos teóricos que tentam calcular, por exemplo, a massa do próton. A teoria, chamada cromodinâmica quântica (QCD), aludindo às cores dos quarks, baseia-se na idéia de que a interação entre quarks se dá por troca de partículas chamadas glúons, da mesma forma que a interação elétrica se dá pela troca de fótons. A diferença entre fótons e glúons é que os glúons podem interagir, sendo de alguma forma responsáveis pelo confinamento.
Os cálculos envolvidos são extremamente complexos, exigindo supercomputadores capazes de realizar trilhões de operações por segundo (teraflops), os mais rápidos do mundo. Mesmo assim, ainda não se conseguiu calcular a massa do próton, teste fundamental da QCD. Mas evidências experimentais variadas e resultados numéricos preliminares dão confiança aos proponentes da QCD, a teoria de um mundo bizarro onde a liberdade só é possível muito de pertinho.
domingo, 3 de setembro de 2000
Os perigos das manipulações genéticas
O rápido desenvolvimento da engenharia genética está forçando uma reavaliação da questão do controle da pesquisa científica pelos órgãos legislativos. Este controle foi praticamente perdido durante a década de 70, quando as primeiras experiências envolvendo a manipulação explícita de genes foram desenvolvidas. O que existia antes, "cruzar" animais ou plantas para criar novas raças ou híbridos, é coisa bem diferente, pois não envolve a manipulação direta dos genes.
Todos sabem que cães e gatos são espécies diferentes e que não se misturam: entretanto, por meio da manipulação genética direta, essas duas espécies podem, em princípio, ser "misturadas".Uma das técnicas mais comuns de manipulação genética é a passagem de genes de um organismo a outro usando vírus ou bactérias: os genes de um organismo são transplantados ao vírus, que, por sua vez, é implantado no organismo em que se deseja depositar o material genético. Esse organismo pode ser um peixe ou uma espécie de milho ou tomate.
Com isso, os genes espalham-se pelo organismo, transformando seu material genético e, portanto, algumas de suas propriedades. Por exemplo, podem-se desenvolver espécies de milho resistentes a certos insetos que o usam como alimento, controlando geneticamente certas pragas agrícolas; ou um tipo de tomate que cresce mais rápido e é mais produtivo. Até aí tudo bem, a ciência a serviço da população, como deveria ser. Podemos imaginar um futuro em que os alimentos modificados geneticamente irão solucionar um dos maiores problemas que afligem a humanidade, a fome.
O dilema começa ao examinarmos os possíveis efeitos ambientais dos alimentos transgênicos.Se microrganismos são usados como "pontes" genéticas, transmitindo material de uma planta a outra ou de um animal a outro, como podemos nos certificar de que esse material não se espalhará para outras plantas ou animais? Para responder a essa questão, virologistas dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) dos EUA desenvolveram experiência em que um gene causador de câncer em ratos foi transplantado para uma bactéria, que foi então implantada em outros animais, para observar se estes também desenvolveriam câncer.
Em caso afirmativo, a experiência provaria que o câncer pode se tornar uma doença contagiosa por meio da manipulação genética. Os cientistas começaram errando, escolhendo uma bactéria frágil. Por quê? Porque eles não tinham nenhum interesse em comprovar os perigos da manipulação genética; existiam outros interesses em jogo -políticos, econômicos e também de controle da pesquisa científica. Mesmo assim, a bactéria infectou alguns animais com câncer, segundo os NIH.
Esses resultados não foram publicados em jornais científicos, e o jornal "The New York Times" anunciou, citando depoimento oficial dos NIH de 1979, que os "riscos são menores do que o temido". Caso encerrado!Experiências recentes realizadas na Universidade Cornell, nos EUA, mostraram que larvas da borboleta monarca que se alimentam de plantas impregnadas com o pólen de um tipo de milho transgênico morrem em grandes quantidades.
Ainda é cedo para saber como os resultados se manifestarão fora do laboratório, mas o perigo existe. A verdade é que ainda não temos comprovação científica de que a manipulação genética de alimentos e animais não poderá gerar efeitos danosos à nossa saúde ou ao equilíbrio ecológico. Não acredito que seja possível impedir o desenvolvimento da pesquisa genética. Também jamais sugeriria tal coisa, que me parece absurda; a ciência precisa ter liberdade para progredir e uma legislação proibindo certos tópicos de pesquisa é, na minha opinião, equivalente à censura de imprensa ou à repressão da opinião pública.
Por outro lado, essa liberdade só pode funcionar se submetida a intensa supervisão da comunidade científica, aliada a órgãos governamentais, livre de interesses econômicos que possam comprometer os resultados. Existem questões éticas sérias que precisam ser debatidas abertamente com a sociedade, desde a criação de alimentos transgênicos até a manipulação de genes humanos. O Brasil deve tomar sua própria iniciativa, desenvolvendo critérios e experiências que testem efeitos da manipulação genética dentro de seus vários ecossistemas. Só assim poderemos transformar a manipulação genética em um dos maiores benefícios da ciência -e não em um monstro
Todos sabem que cães e gatos são espécies diferentes e que não se misturam: entretanto, por meio da manipulação genética direta, essas duas espécies podem, em princípio, ser "misturadas".Uma das técnicas mais comuns de manipulação genética é a passagem de genes de um organismo a outro usando vírus ou bactérias: os genes de um organismo são transplantados ao vírus, que, por sua vez, é implantado no organismo em que se deseja depositar o material genético. Esse organismo pode ser um peixe ou uma espécie de milho ou tomate.
Com isso, os genes espalham-se pelo organismo, transformando seu material genético e, portanto, algumas de suas propriedades. Por exemplo, podem-se desenvolver espécies de milho resistentes a certos insetos que o usam como alimento, controlando geneticamente certas pragas agrícolas; ou um tipo de tomate que cresce mais rápido e é mais produtivo. Até aí tudo bem, a ciência a serviço da população, como deveria ser. Podemos imaginar um futuro em que os alimentos modificados geneticamente irão solucionar um dos maiores problemas que afligem a humanidade, a fome.
O dilema começa ao examinarmos os possíveis efeitos ambientais dos alimentos transgênicos.Se microrganismos são usados como "pontes" genéticas, transmitindo material de uma planta a outra ou de um animal a outro, como podemos nos certificar de que esse material não se espalhará para outras plantas ou animais? Para responder a essa questão, virologistas dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) dos EUA desenvolveram experiência em que um gene causador de câncer em ratos foi transplantado para uma bactéria, que foi então implantada em outros animais, para observar se estes também desenvolveriam câncer.
Em caso afirmativo, a experiência provaria que o câncer pode se tornar uma doença contagiosa por meio da manipulação genética. Os cientistas começaram errando, escolhendo uma bactéria frágil. Por quê? Porque eles não tinham nenhum interesse em comprovar os perigos da manipulação genética; existiam outros interesses em jogo -políticos, econômicos e também de controle da pesquisa científica. Mesmo assim, a bactéria infectou alguns animais com câncer, segundo os NIH.
Esses resultados não foram publicados em jornais científicos, e o jornal "The New York Times" anunciou, citando depoimento oficial dos NIH de 1979, que os "riscos são menores do que o temido". Caso encerrado!Experiências recentes realizadas na Universidade Cornell, nos EUA, mostraram que larvas da borboleta monarca que se alimentam de plantas impregnadas com o pólen de um tipo de milho transgênico morrem em grandes quantidades.
Ainda é cedo para saber como os resultados se manifestarão fora do laboratório, mas o perigo existe. A verdade é que ainda não temos comprovação científica de que a manipulação genética de alimentos e animais não poderá gerar efeitos danosos à nossa saúde ou ao equilíbrio ecológico. Não acredito que seja possível impedir o desenvolvimento da pesquisa genética. Também jamais sugeriria tal coisa, que me parece absurda; a ciência precisa ter liberdade para progredir e uma legislação proibindo certos tópicos de pesquisa é, na minha opinião, equivalente à censura de imprensa ou à repressão da opinião pública.
Por outro lado, essa liberdade só pode funcionar se submetida a intensa supervisão da comunidade científica, aliada a órgãos governamentais, livre de interesses econômicos que possam comprometer os resultados. Existem questões éticas sérias que precisam ser debatidas abertamente com a sociedade, desde a criação de alimentos transgênicos até a manipulação de genes humanos. O Brasil deve tomar sua própria iniciativa, desenvolvendo critérios e experiências que testem efeitos da manipulação genética dentro de seus vários ecossistemas. Só assim poderemos transformar a manipulação genética em um dos maiores benefícios da ciência -e não em um monstro
domingo, 27 de agosto de 2000
As maiores estruturas do Universo
Às vezes, gosto de visualizar o Universo como a superfície de uma lagoa, cheia de vitórias-régias, as belas plantas flutuantes que aparecem em bandos, arquipélagos de ilhas verdes de tamanhos e formas variados. Cada planta é uma galáxia, e cada grupo de plantas é um agregado de galáxias. Claro, esse é um modelo bidimensional do Universo, pois estou me restringindo a visualizar a superfície da lagoa. Uma outra diferença importante é que o Universo está em expansão, as distâncias entre galáxias e seus aglomerados sempre aumentando, enquanto que, em geral, lagoas não costumam estar em expansão. De qualquer forma, a imagem vale, senão pela sua precisão, pelo seu poder evocativo.
Apesar de não ser um especialista em colônias de vitórias-régias, imagino que elas jamais atinjam dimensões comparáveis à da lagoa. (Se estiver enganado, vamos então imaginar uma espécie de planta que satisfaça essa regra.) Usando um argumento baseado na teoria da evolução, muitas plantas em um meio de dimensões limitadas acabam se prejudicando. Enquanto um número razoável garante o controle dos nutrientes encontrados na lagoa, um número muito grande acaba tendo de competir, com resultados danosos à população como um todo. Deve existir uma relação entre o tamanho dos arquipélagos de vitórias-régias e o tamanho da lagoa onde se encontram, de modo que uma situação ótima de equilíbrio seja atingida.
Agora, voltemos ao Universo povoado por bilhões de galáxias, cada uma com milhares de anos-luz de extensão, arranjadas em aglomerados que podem conter milhares delas, ou mesmo em superaglomerados (aglomerados de aglomerados). Será que existe um limite máximo para essas estruturas? Durante as últimas décadas, astrônomos de todo o mundo fizeram mapas do Universo, localizando galáxia por galáxia e identificando aglomerado por aglomerado. Finalmente, podemos responder a essa pergunta.
Quando Albert Einstein propôs o primeiro modelo cosmológico da era moderna usando sua teoria da relatividade, ele supôs que o Universo, em grandes escalas de distância, fosse essencialmente idêntico ou homogêneo. Claro que o céu noturno não tem nada de homogêneo, já que vemos estrelas e constelações muito diferentes umas das outras. Mas essas distâncias são ridiculamente pequenas para as escalas que estamos interessados. É como olhar um gramado de perto ou de longe: de longe, não vemos mais os tufos de grama, mas um "tapete verde". Essa suposição, conhecida como Princípio Cosmológico, torna possível (ou ao menos facilita muito) uma análise matemática das propriedades do Universo, incluindo sua expansão.
Se estruturas envolvendo galáxias e seus aglomerados podem ser arbitrariamente grandes, o Princípio Cosmológico teria de ser abandonado, já que o Universo não seria homogêneo em nenhuma escala. Como consequência, os modelos cosmológicos teriam de ser seriamente revistos. Durante os anos 80, os primeiros mapas mostraram uma incrível variação na distribuição de galáxias.
Elas aparecem em filamentos enormes, como se fizessem parte de uma vasta teia cósmica. Os filamentos adornam imensas regiões, onde praticamente nenhuma galáxia é encontrada, os chamados vazios cósmicos. O problema é que esses primeiros mapas também mostraram que alguns desses filamentos eram tão grandes quanto o próprio mapa, em torno de centenas de milhões de anos-luz. Como o Universo à nossa volta ocupa aproximadamente 13 bilhões de anos-luz, a distância percorrida pela luz desde o Big Bang, a questão da homogeneidade permaneceu em aberto, porém de forma bastante incômoda.
Em julho deste ano, um novo mapa, bem maior que seus antecessores, resolveu de vez a questão: incluindo 100 mil galáxias a até 4 bilhões de anos-luz de distância, quatro vezes mais do que qualquer mapa anterior, astrônomos trabalhando em um observatório na Austrália provaram que, de fato, as maiores estruturas têm no máximo 250 milhões de anos-luz. O Princípio Cosmológico pode ser aplicado sem problemas. O arquiteto das vastas estruturas cósmicas é a força gravitacional, que parece também satisfazer um princípio evolucionário: estruturas muito maiores levariam ao colapso deste Universo, ao menos de um descrito pela teorias atuais, tal como um excesso de vitórias-régias em uma lagoa finita.
domingo, 20 de agosto de 2000
Os perigos de uma história malcontada
.
Ciência pode causar pânico. Às vezes com razão, como no caso do desenvolvimento de armas nucleares, químicas ou biológicas. Imagine o que aconteceria se um grupo terrorista, com uma bactéria geneticamente alterada, contaminasse o abastecimento de água de Brasília. A bactéria, "construída" em laboratórios clandestinos com tecnologia roubada de indústrias de ponta, mataria em apenas dois dias. A mídia espalharia a notícia com a velocidade da luz, alertando a população para o perigo. Nesse caso, a velocidade de propagação da informação e o choque da notícia salvariam inúmeras vidas. Vamos analisar o outro lado -a mídia propagando o pânico erroneamente, também devido a uma "ameaça" científica, agora nas mãos de cientistas: os cientistas como assassinos!
Eis um exemplo recente e, na minha opinião, bastante ilustrativo. Em julho de 1999, a prestigiosa revista "Scientific American" publicou reportagem sobre uma experiência do laboratório de Brookhaven (EUA), conhecida como "Colisor de Íons Relativísticos Pesados" (a sigla, em inglês, é RHIC). Na experiência, núcleos de átomos de ouro são bombardeados por prótons acelerados a velocidades próximas à velocidade da luz. A idéia é recriar, por frações de segundo, as condições existentes durante o primeiro centésimo de milésimo de segundo após o Big Bang, evento que marcou a origem do Universo. Segundo as teorias modernas da física nuclear, os prótons e os nêutrons (integrantes do núcleo atômico) são compostos por partículas chamadas quarks, que interagem entre si trocando outras partículas, os glúons. Os glúons agem como uma cola nuclear: mantêm o núcleo coeso, apesar da repulsão elétrica de seus componentes. A densidades e temperaturas muito altas, como no Universo primordial ou no centro das colisões no RHIC, o núcleo e seus componentes são transformados em um novo estado da matéria, um plasma de quarks e glúons. Essa é a previsão da teoria que o experimento irá testar.
O artigo da "Scientific American", intitulado "Mini Big Bang", provocou o interesse de alguns leitores. Um deles perguntou se o experimento poderia criar um miniburaco negro que engoliria a Terra; afinal, argumentou, Stephen Hawking escreveu que miniburacos negros teriam existido momentos após o Big Bang. A resposta foi dada por Frank Wilczek, físico renomado, então no Instituto de Estudos Avançados em Princeton: "A idéia é muito implausível", disse ele. "Mas outra forma de matéria poderia aparecer no experimento, chamada "strangelet", com resultados catastróficos. Mas isso também é implausível", finalizou. Implausibilidade representa algo muito diferente para um cientista treinado ou uma pessoa fora da área. Afinal, vencer na loteria também é implausível, mas acontece. O público quer ouvir a palavra "impossível", que raramente é usada em física, a menos que exista uma violação óbvia de suas leis.
Uma enxurrada de artigos sensacionalistas apareceu em seguida. O jornal inglês "The Times" publicou a manchete: "Máquina do Big Bang pode destruir a Terra". Um repórter da rede norte-americana ABC chamou o RHIC de "máquina do juízo final", acusando os cientistas de "brincar de Deus". Um processo foi aberto para parar o experimento; um jovem escreveu ao diretor de Brookhaven dizendo estar desesperado com a possibilidade de um buraco negro em Nova York; surgiu um rumor de que um buraco negro criado pelo RHIC teria engolido o avião de John Kennedy Jr. Incrível a irresponsabilidade dos jornais e TVs que propagaram esses absurdos. Incrível também a falta de sensibilidade dos cientistas com relação à repercussão social de seu trabalho. Ciência pode causar pânico, especialmente se a sua divulgação depender de profissionais despreparados e do silêncio arrogante dos cientistas. Nesse meio tempo, no mês passado, o RHIC entrou em funcionamento -e nós ainda estamos aqui, sãos e salvos.
Ciência pode causar pânico. Às vezes com razão, como no caso do desenvolvimento de armas nucleares, químicas ou biológicas. Imagine o que aconteceria se um grupo terrorista, com uma bactéria geneticamente alterada, contaminasse o abastecimento de água de Brasília. A bactéria, "construída" em laboratórios clandestinos com tecnologia roubada de indústrias de ponta, mataria em apenas dois dias. A mídia espalharia a notícia com a velocidade da luz, alertando a população para o perigo. Nesse caso, a velocidade de propagação da informação e o choque da notícia salvariam inúmeras vidas. Vamos analisar o outro lado -a mídia propagando o pânico erroneamente, também devido a uma "ameaça" científica, agora nas mãos de cientistas: os cientistas como assassinos!
Eis um exemplo recente e, na minha opinião, bastante ilustrativo. Em julho de 1999, a prestigiosa revista "Scientific American" publicou reportagem sobre uma experiência do laboratório de Brookhaven (EUA), conhecida como "Colisor de Íons Relativísticos Pesados" (a sigla, em inglês, é RHIC). Na experiência, núcleos de átomos de ouro são bombardeados por prótons acelerados a velocidades próximas à velocidade da luz. A idéia é recriar, por frações de segundo, as condições existentes durante o primeiro centésimo de milésimo de segundo após o Big Bang, evento que marcou a origem do Universo. Segundo as teorias modernas da física nuclear, os prótons e os nêutrons (integrantes do núcleo atômico) são compostos por partículas chamadas quarks, que interagem entre si trocando outras partículas, os glúons. Os glúons agem como uma cola nuclear: mantêm o núcleo coeso, apesar da repulsão elétrica de seus componentes. A densidades e temperaturas muito altas, como no Universo primordial ou no centro das colisões no RHIC, o núcleo e seus componentes são transformados em um novo estado da matéria, um plasma de quarks e glúons. Essa é a previsão da teoria que o experimento irá testar.
O artigo da "Scientific American", intitulado "Mini Big Bang", provocou o interesse de alguns leitores. Um deles perguntou se o experimento poderia criar um miniburaco negro que engoliria a Terra; afinal, argumentou, Stephen Hawking escreveu que miniburacos negros teriam existido momentos após o Big Bang. A resposta foi dada por Frank Wilczek, físico renomado, então no Instituto de Estudos Avançados em Princeton: "A idéia é muito implausível", disse ele. "Mas outra forma de matéria poderia aparecer no experimento, chamada "strangelet", com resultados catastróficos. Mas isso também é implausível", finalizou. Implausibilidade representa algo muito diferente para um cientista treinado ou uma pessoa fora da área. Afinal, vencer na loteria também é implausível, mas acontece. O público quer ouvir a palavra "impossível", que raramente é usada em física, a menos que exista uma violação óbvia de suas leis.
Uma enxurrada de artigos sensacionalistas apareceu em seguida. O jornal inglês "The Times" publicou a manchete: "Máquina do Big Bang pode destruir a Terra". Um repórter da rede norte-americana ABC chamou o RHIC de "máquina do juízo final", acusando os cientistas de "brincar de Deus". Um processo foi aberto para parar o experimento; um jovem escreveu ao diretor de Brookhaven dizendo estar desesperado com a possibilidade de um buraco negro em Nova York; surgiu um rumor de que um buraco negro criado pelo RHIC teria engolido o avião de John Kennedy Jr. Incrível a irresponsabilidade dos jornais e TVs que propagaram esses absurdos. Incrível também a falta de sensibilidade dos cientistas com relação à repercussão social de seu trabalho. Ciência pode causar pânico, especialmente se a sua divulgação depender de profissionais despreparados e do silêncio arrogante dos cientistas. Nesse meio tempo, no mês passado, o RHIC entrou em funcionamento -e nós ainda estamos aqui, sãos e salvos.
Assinar:
Postagens (Atom)