Das estrelas à vida

Um astro é o pai de todos e a vida é uma grande família, unida pela química

Esta história começa há muito tempo, há 5 bilhões de anos, mais ou menos. Perdida no espaço, nos confins de uma galáxia qualquer, uma gigantesca nuvem de hidrogênio flutuava calmamente, girando em torno de si mesma. Perto dela, se é que dezenas de anos-luz podem ser considerados "perto", uma estrela já bem velha, com mais de 1 bilhão de anos, começou a entrar em pane.

A energia que essa estrela fabricava nas suas entranhas já não bastava para contrabalançar a sua ânsia de implodir, como ordena a gravidade, essa força que nunca dorme. A estrela, enorme, começou a pulsar violentamente e, após muitas convulsões, explodiu com uma violência tremenda, expelindo suas entranhas pelo espaço.

Nelas, estavam os vários elementos químicos que hoje organizamos na tabela periódica, do hidrogênio e hélio ao carbono, oxigênio, ferro e urânio. Essa poeira estelar, empurrada pela força da explosão, viajou pelo espaço afora, até se chocar com a nuvem de hidrogênio, aquela que, até então, flutuava calmamente.

A nuvem, perturbada pela onda de choque, entrou em colapso, semeada por todos os elementos químicos que haviam sido forjados na estrela já defunta. Aos poucos, a matéria dessa nuvem foi se concentrando no plano equatorial, feito uma grande pizza. No meio dela, nascerá o Sol. Ao seu redor, vão se formar os planetas, recheados de átomos de carbono, oxigênio, nitrogênio, ferro...

Os mais próximos ao Sol, onde é mais quente, serão planetas rochosos, como a Terra e os seus vizinhos, Marte e Vênus, e o pequenino Mercúrio. Os mais distantes, onde é mais frio, coletam também muito hidrogênio e hélio e crescem muito, virando os planetas gigantes Júpiter, Saturno, Urano e Netuno.

Na Terra, a presença de água líquida e de uma atmosfera agitada e repleta de gases permite que compostos químicos, feitos principalmente de carbono, comecem a marcha em direção à vida. São eles, os ditos compostos "orgânicos", que vão se tornar parte dos primeiros seres vivos e de todos os seus descendentes. Inclusive nós, humanos. Especial, essa Terra.

Com uma grande Lua circulando ao seu redor, seu giro em torno de si mesma, como o de um pião, fica equilibrado em um ângulo de 23,4. Caso não houvesse Lua, não teríamos esse equilíbrio e não teríamos as estações do ano e a presença constante de água líquida. É difícil imaginar vida complexa aqui sem o calor moderado e a água.

Pois as temperaturas amenas da Terra propiciam as reações químicas que levam simples átomos de carbono a se combinar com mais átomos de carbono, de oxigênio, de hidrogênio, de fósforo e de nitrogênio, formando as moléculas da vida, as proteínas e os ácidos nucleicos. Tudo isso, claro, usando o carbono forjado naquela estrela que morreu e nos cedeu suas entranhas, nossa vizinha cósmica.

Esse carbono é o fundamento da vida. Todos os seres vivos, todas as células contêm esse elemento. Depois da água, somos essencialmente feitos de carbono. Parte desse carbono é continuamente reciclada, passando de animal a animal, de planta a animal e de animal à planta: das escamas de um peixe às folhas de uma samambaia, das asas de uma borboleta ao seu nariz. Cada um de nós carrega consigo alguns dos átomos de carbono que, outrora, pertenciam aos nossos distantes ancestrais que viveram há bilhões de anos, seres que hoje nos parecem primitivos e exóticos.

Temos, em nossas células, restos de algum tiranossauro ou pterossauro, de uma ameba primordial, de uma libélula extinta. No ciclo do carbono, uma estrela é a mãe de todos e a vida inteira é uma grande família, unida pela química que nos permite existir.

Ciência e liberdade

Nunca se deve aceitar algo só porque foi dito por uma autoridade

Já que esta coluna cai na véspera do dia da Independência, achei oportuno revisitar um tema que está sempre presente na vida da gente: a questão da liberdade. Claro que, nestas breves linhas, eu não teria a pretensão de apresentar muitos pensamentos profundos sobre o que significa ser livre. Convido apenas os leitores a uma reflexão, iluminados, como sempre, pela luz da ciência.

Quando era garoto, gostava muito de citar a seguinte frase: "Ser livre é poder escolher ao que se prender". Outra versão é: "Quanto mais chaves você carrega no bolso, menos livre você é". Não há dúvida de que a primeira é mais filosófica. (Acho que é atribuída, talvez erroneamente, ao filósofo francês Jean-Paul Sartre.) Mas ambas dizem algo de semelhante: que liberdade e escolha andam de mãos dadas.

Existem, certamente, situações em que isso não é verdade: pessoas "presas" não por terem cometido algum crime, mas por serem aprisionadas por alguma ideologia que lhes é imposta. Por exemplo, as crianças que nascem em famílias ultrarreligiosas nunca têm a opção de refletir sobre os valores que lhes são impostos. Mesmo sem carregar chaves, estão presas até crescerem o suficiente para poder (ou não) se rebelar. O mesmo ocorre com os indivíduos que vivem em regimes políticos totalitários, onde a "verdade" é controlada pelo Estado.

Ou seja, a frase "ser livre é poder escolher ao que se prender" pressupõe que o indivíduo tem a liberdade de escolha. Isso nem sempre é verdade. Para sermos livres, precisamos ter livre acesso à informação. Só assim teremos o privilégio de poder escolher ao que vamos nos prender.

Daí o papel fundamental da educação, contanto que livre de censuras ideológicas. Já em torno de 50 a.C., o poeta romano Lucrécio celebrava a importância da educação na liberdade das pessoas. Sua preocupação era com a excessiva superstição dos romanos, que atribuíam tudo o que ocorria à ação de algum deus. Consequentemente, a maioria da população vivia aterrorizada. Só aqueles que usam a razão para desvendar o porquê das coisas podem de fato ser livres, dizia.

Só quem reflete sobre as causas das coisas, em vez de atribuí-las cegamente a causas sobrenaturais, é livre dos medos que assombram a vida. A educação deve fornecer ao indivíduo a capacidade de reflexão crítica, a habilidade de saber fazer perguntas e não de aceitar passivamente tudo o que lhe é dito. Essa habilidade, esse ceticismo, é um dos aspectos mais cruciais do treinamento de um cientista. Nunca se deve aceitar algo só porque foi dito por uma autoridade.

Essa atitude é exatamente oposta ao que ocorre em culturas conservadoras e repressivas. Mesmo que a ciência busque uma ordem no mundo material, sua essência é anárquica. Os grandes revolucionários da ciência, Copérnico, Galileu, Kepler, Newton, Einstein, Bohr, foram todos anárquicos a seu modo. Todos defendiam a sua liberdade de pensamento acima de tudo, recusando-se (ou quase, no caso de Galileu, sob ameaça da Inquisição) a aceitar o saber das autoridades. Para eles, ser livre é ter a coragem de pensar por si mesmo sobre os grandes problemas, na tentativa de chegar a uma verdade aceita pela maioria.

Quando penso em liberdade, penso nesses nomes, e em tantos outros -cientistas ou não- que lutaram para que hoje possamos ter a visão de mundo que temos. Se hoje somos mais livres, devemos agradecer a eles. Se há tantos longe de ser livres, é porque ainda temos muito o que fazer.

paletra CPFL Cultura em 30/10/2007

http://www.cpflcultura.com.br/video/nova-ciencia-e-manutencao-da-vida

O eu no cérebro

Quem já tentou meditar sabe o quanto é difícil "calar a mente"

Nosso cérebro, tal qual o de tantos outros animais, exerce funções bem corriqueiras, como a de manter o funcionamento do corpo, as batidas cardíacas, a digestão, e a respiração, atividades que não precisam de concentração para serem feitas. Podemos dizer que são executadas pela parte do cérebro que trabalha como uma espécie de piloto automático, o "cruise control" da mente.

No caso de cérebros humanos, de longe os mais sofisticados do reino animal, uma outra função essencial é exercida: o senso de individualidade, de você saber quem você é, de como você se encaixa na sociedade e no mundo.Os cientistas estão aprendendo cada vez mais sobre como o cérebro humano mantêm o senso individual de ser ele mesmo -um senso misterioso desde os primórdios da humanidade, às vezes chamado de alma.

Neurocientistas estudam corriqueiramente a atividade cerebral, com a ajuda de instrumentos sofisticados como a PET (tomografia por emissão de pósitrons) e a fMRI (imagem por ressonância magnética funcional), que medem o fluxo sanguíneo: quanto maior o número de neurônios ativos, mais oxigenação é necessária e maior é o sinal registrado.

O que surpreendeu os cientistas foi o nível de atividade quando os cérebros dos pacientes estavam em "repouso", ou seja, quando não estavam focados em alguma tarefa explícita, como fazer um cálculo, escrever ou ouvir música. É nesses momentos que temos nossos devaneios diurnos, quando o pensamento parece ir à deriva, comandado por si mesmo.

Quem já tentou meditar sabe o quanto é difícil "calar a mente", acalmar a atividade incessante do cérebro.

Esse estado, uma espécie de modo de atividade cerebral de fundo (ACF, para simplificar) (do inglês "default mode network"), parece ter características semelhantes em todos os indivíduos saudáveis, mesmo que individualmente existam diferenças.

O foco de ação ocorre principalmente na região divisória entre os dois hemisférios cerebrais e no córtex frontal e posterior. O interessante é que, quando o indivíduo exerce uma atividade intelectual, como memorizar uma lista de palavras, essa atividade de fundo diminui. Mas, quando o indivíduo relembra memórias pessoais, ou tenta decidir entre escolhas alternativas de procedimento, o nível de ACF aumenta acima dos valores em repouso. Juntas, as regiões de córtex frontal e posterior, engajadas em manter a ACF, parecem criar o nosso senso de quem somos, de como nos colocamos no mundo e de como procedemos como indivíduos diante de diversos desafios e escolhas alternativas. Possivelmente, esse modo de funcionamento representa o centro de operações da mente humana.

Neurocientistas vêm investigando conexões entre a ACF e patologias psiquiátricas, da esquizofrenia à síndrome de estresse pós-traumático. Em um estudo com 115 esquizofrênicos e 130 pessoas saudáveis, realizado por Vince Calhoun e seus colaboradores da Universidade do Novo México, alguns dos processos relativos à ACF jamais "desligavam", dificultando que eles conseguissem se concentrar em tarefas comuns.

Outro estudo, com mulheres que sofreram traumas na infância, indicou falhas na conectividade entre os vários subprocessos da ACF. É sabido que pacientes com esse tipo de síndrome traumática podem perder o senso de identidade por um certo período de tempo. Aparentemente, a ACF vai criando ligações e desconectando outras conforme a criança vai crescendo. Nosso senso de quem somos vai mudando até a idade adulta, quando fica mais rígido. Ao menos para a maioria das pessoas.

Homo artisticus

Se a natureza cantava, os homens queriam cantar também

A Terra tem uma idade aproximada de 4,5 bilhões de anos.

Nossa espécie, o Homo sapiens, apareceu em torno de 200 mil anos atrás, na África. Se concentrássemos 4,5 bilhões de anos em uma hora, nosso aparecimento teria ocorrido há menos de dois décimos de segundo. Somos a presença mais recente neste planeta e nos achamos donos dele. Algo para refletir.

Evidências fósseis e genéticas indicam que grandes migrações da África em direção à Eurásia e à Oceania ocorriam já há 70 mil anos. A fala, parece que tínhamos há pelo menos 50 mil anos. Dos 200 mil anos que marcam a nossa presença na Terra, há apenas 10 mil nós nos organizamos em sociedades agrárias, capazes de se sustentarem com o plantio e colheita regular de espécies de vegetais domesticados.

Certamente, quando essas sociedades começaram a se organizar, alguns animais também foram domesticados.

Antes dessas sociedades agrárias, bandos de homens e mulheres corriam pelas savanas africanas e planícies eurasiáticas à procura de alimentos e abrigo. Os perigos eram muitos, de animais predadores e grupos inimigos a fenômenos naturais violentos, como misteriosos vulcões e terremotos. Para sobreviver, nunca se podia baixar a guarda.

Desde cedo, ficou claro aos nossos antepassados que a natureza tinha seus próprios ritmos, alguns regulares e outros irregulares. A linguagem nasceu tanto para facilitar a sobrevivência dos grupos quanto para imitar os sons ouvidos pelo mundo, de cachoeiras e trovões aos pássaros e os temidos tigres. Se a natureza cantava, os homens queriam cantar também.

Recentemente, foram descobertos os instrumentos musicais mais antigos, flautas feitas de ossos de abutres e mamutes, datando entre 35 mil e 40 mil anos atrás. Os objetos foram encontrados em uma região na Alemanha, provando que não só humanos haviam já saído da África então, como também haviam desenvolvido habilidades musicais e artesanais. Se o vento assobiava ao passar por frestas e galhos, se gotas caiam ritmicamente das folhas, os homens procuravam imitar esses sons, criando os instrumentos capazes de fazê-lo.

Apesar de não sabermos muito sobre os costumes dessa gente, é difícil evitar imagens, talvez um pouco românticas, do que ocorria então. A vida era difícil. Provavelmente poucos sobreviviam além dos 20 anos. Mas imagino que existisse uma abundância enorme de animais nos campos, mares e rios. Pinturas nas cavernas da Europa e da África, algumas datando de mais de 20 mil anos atrás, mostram uma enorme variedade de animais e também de cenas de caçadas e de rituais. Provavelmente grupos se reuniam nas cavernas para comer, dormir e celebrar uma boa caça. As pinturas podiam ser tanto ornamentos quanto desenhos ritualísticos que faziam parte de cerimônias religiosas.

Certamente o som das flautas e dos tambores acompanhava os rituais, talvez até na tentativa de imitar os grunhidos dos animais e os sons do ambiente natural onde viviam.

A música e a pintura não eram as únicas expressões artísticas dessas sociedades ancestrais. A escultura também. Figurinos conhecidos como Vênus do Paleolítico, datando de mais de 25 mil anos, mostram o corpo de mulheres bem dotadas de estrogênio, provavelmente símbolos de fertilidade. O impulso criativo parece ser tão antigo quanto a nossa espécie.

Do pouco que conhecemos a respeito dos nossos ancestrais, identificamos neles bastante do que somos hoje. A diferença é que eles viviam em comunhão com o mundo -e não em guerra com ele.

Homo artisticus

Se a natureza cantava, os homens queriam cantar também

A Terra tem uma idade aproximada de 4,5 bilhões de anos.

Nossa espécie, o Homo sapiens, apareceu em torno de 200 mil anos atrás, na África. Se concentrássemos 4,5 bilhões de anos em uma hora, nosso aparecimento teria ocorrido há menos de dois décimos de segundo. Somos a presença mais recente neste planeta e nos achamos donos dele. Algo para refletir.

Evidências fósseis e genéticas indicam que grandes migrações da África em direção à Eurásia e à Oceania ocorriam já há 70 mil anos. A fala, parece que tínhamos há pelo menos 50 mil anos. Dos 200 mil anos que marcam a nossa presença na Terra, há apenas 10 mil nós nos organizamos em sociedades agrárias, capazes de se sustentarem com o plantio e colheita regular de espécies de vegetais domesticados.

Certamente, quando essas sociedades começaram a se organizar, alguns animais também foram domesticados.

Antes dessas sociedades agrárias, bandos de homens e mulheres corriam pelas savanas africanas e planícies eurasiáticas à procura de alimentos e abrigo. Os perigos eram muitos, de animais predadores e grupos inimigos a fenômenos naturais violentos, como misteriosos vulcões e terremotos. Para sobreviver, nunca se podia baixar a guarda.

Desde cedo, ficou claro aos nossos antepassados que a natureza tinha seus próprios ritmos, alguns regulares e outros irregulares. A linguagem nasceu tanto para facilitar a sobrevivência dos grupos quanto para imitar os sons ouvidos pelo mundo, de cachoeiras e trovões aos pássaros e os temidos tigres. Se a natureza cantava, os homens queriam cantar também.

Recentemente, foram descobertos os instrumentos musicais mais antigos, flautas feitas de ossos de abutres e mamutes, datando entre 35 mil e 40 mil anos atrás. Os objetos foram encontrados em uma região na Alemanha, provando que não só humanos haviam já saído da África então, como também haviam desenvolvido habilidades musicais e artesanais. Se o vento assobiava ao passar por frestas e galhos, se gotas caiam ritmicamente das folhas, os homens procuravam imitar esses sons, criando os instrumentos capazes de fazê-lo.

Apesar de não sabermos muito sobre os costumes dessa gente, é difícil evitar imagens, talvez um pouco românticas, do que ocorria então. A vida era difícil. Provavelmente poucos sobreviviam além dos 20 anos. Mas imagino que existisse uma abundância enorme de animais nos campos, mares e rios. Pinturas nas cavernas da Europa e da África, algumas datando de mais de 20 mil anos atrás, mostram uma enorme variedade de animais e também de cenas de caçadas e de rituais. Provavelmente grupos se reuniam nas cavernas para comer, dormir e celebrar uma boa caça. As pinturas podiam ser tanto ornamentos quanto desenhos ritualísticos que faziam parte de cerimônias religiosas.

Certamente o som das flautas e dos tambores acompanhava os rituais, talvez até na tentativa de imitar os grunhidos dos animais e os sons do ambiente natural onde viviam.

A música e a pintura não eram as únicas expressões artísticas dessas sociedades ancestrais. A escultura também. Figurinos conhecidos como Vênus do Paleolítico, datando de mais de 25 mil anos, mostram o corpo de mulheres bem dotadas de estrogênio, provavelmente símbolos de fertilidade. O impulso criativo parece ser tão antigo quanto a nossa espécie.

Do pouco que conhecemos a respeito dos nossos ancestrais, identificamos neles bastante do que somos hoje. A diferença é que eles viviam em comunhão com o mundo -e não em guerra com ele.

Tecnologia e inspiração

Não fosse a confiança em nossa criatividade, teorias audaciosas não surgiriam

Na semana passada, afirmei que tanto Kepler quanto Galileu, dois gigantes da história da ciência, fizeram muitas de suas descobertas usando instrumentos inovadores. No caso de Galileu, temos o telescópio, fora muitas técnicas experimentais que ele desenvolveu para a obtenção e análise de dados. No caso de Kepler, foram os dados obtidos por Tycho Brahe com seus instrumentos de alta precisão (para o final do século 16) que lhe permitiram provar que as órbitas planetárias são elípticas. Queria hoje revisitar a importância dos instrumentos no avanço científico.

Existe uma visão romântica do cientista, inspirada sem dúvida por Einstein, daquele sujeito solitário que sonha o mundo em sua cabeça. Desses sonhos, e mais muita genialidade e intuição, saem ideias e teorias fantásticas, capazes de revolucionar todo o conhecimento humano. Eu digo isso pois, quando estudante, também pensava que esse era o modelo mais atraente de cientista, o gênio que desvenda o Universo em sua mente.

Na verdade, há poucos exemplos assim na história da ciência. Einstein é um deles, com certeza. Talvez seja o único deles. (E com ressalvas!) Outros, mesmo o grande Isaac Newton e, mais recentemente, Niels Bohr e Werner Heisenberg, ou mesmo Richard Feynman e Murray Gell-Mann, criaram teorias novas, sem dúvida, mas sempre seguindo inspirações vindas de experimentos ou da análise detalhada de dados. Nas outras ciências naturais - a química, a biologia, a geologia etc.-, isso é ainda mais evidente.

Quando os dados não existem, teorias ficam perdidas. Isso não significa que teóricos não devam especular.

Einstein sabia muito bem que suas teorias tinham consequências observacionais dramáticas. No caso da teoria da relatividade especial, a ausência do amado e esperado éter; no caso da relatividade geral, a curvatura do espaço e seus efeitos na propagação da luz vinda de estrelas. Teorias que não fazem previsões passíveis de teste não são incluídas no cânone científico.

Afinal, a função da ciência é explicar o mundo. E que mundo é esse? Aquele que podemos medir. Sem medidas, caímos no país do vale-tudo, e pouco de valor podemos afirmar. Ao menos de valor científico.

Como sempre, nem tudo é tão simples. Certas teorias fazem previsões que a tecnologia ainda não pode testar. A esperança, claro, é que seja uma questão de tempo e que, um dia, nossos instrumentos cheguem lá. Caso essa confiança em nossa criatividade tecnológica não existisse, teorias mais audaciosas não poderiam nem ser propostas, ou, se propostas, não seriam levadas muito a sério.

Em física de altas energias, por exemplo, uma partícula chamada Higgs foi proposta nos anos sessenta para explicar como as outras partículas da natureza, do elétron aos quarks que compõem os prótons e nêutrons, ganham suas massas. Até agora, não sabemos se o Higgs existe ou não. Passadas décadas, experimentos mostraram que a massa do Higgs é mais alta do que o valor inicialmente esperado; caso contrário, ele já teria sido achado (se existir). Com o LHC, o novo acelerador de partículas na Europa que deverá entrar em funcionamento em alguns meses, chegamos a uma situação curiosa: a máquina tem tal potência que, ou acha o Higgs, ou prova que ele não existe.

Essa é uma situação ideal em ciência: o momento da verdade. O fato de que levou 40 anos para que nossa tecnologia chegasse a esse ponto é um argumento a favor das teorias mais audaciosas. Mas é também contra elas. Pois de audacioso o Higgs não tem nada quando comparado a outras ideias na praça, que dificilmente poderão ser testadas nas próximas décadas ou sabe-se lá quando.