Papai Noel e Pousos Lunares

É trágico que pessoas duvidem de feitos científicos, ao invés de celebrá-los. Seria melhor crer em Papai Noel

SE VOCÊ TIVER menos de oito anos, pare de ler. A vida seria muito sem graça se não pudéssemos acreditar no impossível por um tempo. Afinal, a força de um mito está na sua credibilidade e não na sua veracidade.

Papai Noel, São Nicolau, é inspirado num bispo que viveu no século 4, na cidade de Myra, hoje província de Anatólia, na Turquia. Dentre seus atos generosos, deu três dotes para meninas pobres para que não virassem prostitutas.

O mito evoluiu e hoje faz parte da cultura planetária. Mas chega uma hora em que a imagem do gordinho de barbas brancas e longas, que atravessa o mundo voando num trenó puxado por renas para dar presentes às crianças deixa de fazer sentido. Isso nos leva aos pousos lunares. Seriam são um mito também?

Na semana passada houve um eclipse lunar, o primeiro durante o solstício de verão desde 1638. A Lua ficou vermelha, uma visão que costumava assustar muita gente. Não é à toa que no Apocalipse de João a Lua aparece vermelha. Várias tabelas previam precisamente quando ele iria ocorrer. Espero que essa precisão da astronomia não tenha passado desapercebida. Sem ela, os pousos lunares não teriam ocorrido.

É grande o número de pessoas que duvidam que o homem tenha ido à Lua, achando que é tudo uma conspiração americana. "Desculpe filho, mas Papai Noel não existe. Aliás, astronautas também nunca foram à Lua..."

A maioria das teorias de conspiração se concentram no primeiro pouso lunar, da Apolo 11, em 20 de julho de 1969. "A Nasa [agência espacial americana] fabricou os vídeos no estúdio do Stanley Kubrick"". Foram seis pousos lunares, e 12 astronautas passearam por lá, em missões que duraram 41 meses, terminando com Gene Cernan e Jack Schmitt da Apolo 17e, em 1972.

Dezenas de milhares de técnicos e engenheiros trabalharam para isso. Eis alguns dos argumentos usados:

1.Como que a bandeira americana balançava se não há ar na Lua?

Os astronautas usaram uma haste horizontal para manter a bandeira aberta. No vácuo lunar, uma pequena oscilação dura muito tempo.

2.Como que sombras parecem projetadas em múltiplas direções quando existem apenas algumas fontes de luz?

Numa superfície curva, como a da Lua, a rede de sombras depende da topologia do solo e dos detalhes da iluminação, podendo criar essa variação complexa.

3.Como que a pegada do Neil Armstrong fica tão definida numa região sem qualquer umidade?

No vácuo lunar, a fina poeira que cobre a superfície pode facilmente criar as impressões de marcas de botas dos astronautas.

Denegrir esse feito é retornar a um obscurantismo medieval que, francamente, é ridículo hoje em dia. Talvez parte da culpa esteja na nossa pobre educação científica. Muitas pessoas acreditam que a Nasa fez isso para ganhar a Guerra Fria.

Os russos cairiam nessa? Acreditar que a coisa toda é uma invenção talvez crie um senso de proteção contra os avanços imprevisíveis da ciência.

É trágico que, em vez de celebrar os grandes feitos da ciência, tantas pessoas escolham fechar os olhos e crer numa mentira. Se é esse o caso, seria muito melhor, então, acreditar em Papai Noel.

Inevitabilidade humana

Será que nós somos uma consequência inevitável das leis da natureza? Ou não passamos de acidente?

SEMPRE ACHEI que final de ano é época de reflexão, e não só de presente e festa. Portanto, vamos lá.

Olhe para as suas mãos.

Nela, você encontra átomos que pertenceram a estrelas desaparecidas há mais de 5 bilhões de anos. Essas estrelas, no final de sua existência, forjaram os elementos químicos que compõem o seu corpo, as montanhas, os rios e os oceanos.

Quando explodiram, elas espalharam suas entranhas pelo espaço sideral, os ingredientes da vida, em ondas de choque que se propagavam a milhares de quilômetros por segundo. Em um canto da galáxia, essas ondas se chocaram com uma enorme nuvem de hidrogênio, provocando instabilidades que levaram ao seu colapso. E dele nasceu o Sistema Solar, com sua corte de planetas e luas e, em um deles, seres capazes de questionar suas origens.

Somos, concretamente, restos de estrelas animados de consciência.

O incrível disso é que tudo começou com praticamente apenas hidrogênio e gravidade. Ao comprimir essas nuvens de hidrogênio em estrelas, a gravidade se tornou o grande alquimista cósmico, criando os elementos químicos a partir do mais simples. Na visão moderna do Universo, somos o que acontece quando damos alguns bilhões de anos de tempo ao hidrogênio e à gravidade.

Temos muitas lacunas a preencher nessa grande narrativa cósmica, e é isso que faz os cientistas acordarem todos os dias com pressa de chegar ao trabalho. Dentre as várias questões, uma das mais controversas é sobre nossa inevitabilidade. Será que somos consequência inevitável das leis da natureza? Ou um mero acidente, e o Universo poderia igualmente existir sem nós?

A posição mais conservadora diria que tudo o que podemos fazer é medir. Não existe qualquer plano ou objetivo, apenas o que ocorre. A história que reconstruímos à partir dessas medidas começa com (pelo menos) quarks, elétrons e radiação e, bilhões de anos depois, inclui vida e seres humanos. Não há dúvida de que a matéria ficou mais complexa com o passar das eras. Por quê?

Antes de tentar dizer algo, vale a pena contemplar o que já conseguimos até aqui. A ciência comprova nossa profunda relação com o Cosmos. Não apenas porque vivemos nele, mas porque somos feitos dele: nós e todos os agregados de matéria, vivos e não-vivos. Estamos no Cosmos e o Cosmos está em nós.

Quem duvida que a ciência é uma busca espiritual deveria refletir sobre o que escrevi acima. A pesquisa do cientista, os dados e sua análise quantitativa, são atividades que dão concretude à busca. Alguns ficam só nisso e estão bem assim. Mas uma visão menos focada revela o óbvio: a ciência responde a anseios espirituais que estão conosco desde tempos ancestrais.

Retornando à nossa questão, alguns acreditam que deve existir um princípio que justifique a tendência à complexidade. Mas não temos evidência disso. O Cosmos poderia ter se desenvolvido sem nós. Mas o fato é que estamos aqui! Se abrirmos mão desse princípio, temos que aceitar que somos um acidente.

Talvez seja essa a origem da nossa importância. Se podemos refletir sobre a vida, temos algo de especial. Isso deveria nos levar a uma reavaliação do nosso papel: guardiões da vida e do planeta. Talvez seja essa a nossa missão inevitável.

Os enigmáticos buracos negros

No buraco negro, nossas noções de espaço e tempo não fazem sentido; nada escapa dele, nem a luz

RECENTEMENTE, CIENTISTAS USANDO o observatório espacial Chandra, da Nasa, fizeram uma descoberta fabulosa: a partir dos raios-X coletados pelas antenas do local, visualizaram pela primeira vez um buraco negro "recém-nascido", com apenas 30 anos de idade. A descoberta pode ajudar a decifrar alguns dos muitos enigmas sobre eles.

Esse pertence à galáxia M100 que, estando a 50 milhões de anos-luz da Terra, não é exatamente nossa vizinha. Isso significa que a radiação coletada deixou o buraco negro há 50 milhões de anos, pouco depois dos dinossauros desaparecerem do nosso planeta.

Pode parecer estranho que saibamos que ele tinha apenas 30 anos mesmo estando tão distante, mas não é: imagine a foto de um bebê enviada de navio do Brasil para a África. A viagem é longa, mas a foto mostra o mesmo bebê.

O buraco negro é o que sobrou de uma estrela gigante, com massa 20 vezes maior do que a do Sol. Como toda estrela, essa chegou ao fim de sua vida e explodiu violentamente, lançando parte de sua matéria ao espaço. A que sobrou, compactada pela ação da gravidade, condensou-se até formar um buraco negro -onde nossas noções de espaço e tempo deixam de fazer sentido.

Podemos imaginá-lo como uma região envolvida por uma membrana chamada de "horizonte de eventos". Tal como numa praia, onde o horizonte demarca o limite do que podemos ver, o horizonte de eventos demarca a fronteira entre o exterior e o interior do buraco negro: o que passa dele jamais retorna, inclusive a luz. Daí seu nome.

A questão é o que ocorre dentro do horizonte. Buracos negros são classificados pela sua massa e rotação. Os mais simples, os que não rodam, são caracterizados por uma "singularidade" em seu centro, um ponto onde as leis da física como as conhecemos deixam de funcionar.

O problema é que, perto da singularidade, a teoria que usamos para descrever os buracos negros -a relatividade geral de Einstein- não faz sentido. Precisaríamos usar uma teoria quântica da gravidade, algo que ainda não temos.

O pouco que sabemos, após o trabalho de Stephen Hawking, é que buracos negros evaporam: eles emitem radiação eletromagnética e, aos poucos, vão perdendo sua massa. Podemos até associar uma temperatura a eles, a temperatura de Hawking, T = (1023kg/M)K, onde M é a massa do buraco negro em quilogramas e K sua temperatura em Kelvin (1 Kelvin = -273 Celsius).

Portanto, um buraco negro com a massa do Sol (M=1030kg) emite radiação a 10-7K, muito fria. Mas como a temperatura vai com o inverso da massa, buracos negros leves podem brilhar bem intensamente. É o que ocorre ao fim de suas vidas! O que levanta uma questão interessante: o que ocorre com a singularidade quando o buraco negro evapora até o fim? Será que o horizonte desaparece por completo, revelando ao mundo a singularidade, feito o Aleph do conto homônimo de Jorge Luis Borges? Ninguém sabe.

Talvez um dia, usando os descendentes do Chandra, enxerguemos o ponto onde o espaço deixa de fazer sentido. Ou, talvez, algo de inesperado ocorra antes disso. Afinal, quando se trata de buracos negros, o inesperado é a norma.

O discurso do Universo

"É verdade que tenho certo xodó pelos seres humanos, encontro neles uma magia que vai além do sobreviver"

Gostaria de começar agradecendo aos membros da raça humana que, usando sua criatividade e diligência, têm aprendido tanto sobre minhas propriedades nos últimos milênios. Neste discurso, para manter a clareza, usarei a noção humana de tempo, a qual, apesar de sua inocência, é bem prática.

Continuo em expansão, como é o caso já há 13,7 bilhões de anos. Confesso que, durante a maior parte desse tempo, me senti bem sozinho.

O silêncio era profundo, nenhuma mente perscrutando os mistérios que criei para me distrair durante a passagem das eras.

Na infância, meu volume era repleto de partículas e de radiação que, devido ao enorme calor e à grande pressão, interagiam furiosamente sem criar qualquer estrutura mais complexa.

Apenas após 400 mil anos surgiram os primeiros átomos. Mesmo assim, só os mais simples estavam presentes- os que os humanos chamam de "hidrogênio" e "hélio".

É verdade que tenho certo xodó pelos humanos. Existem muitas formas de vida espalhadas pelo meu domínio. Embora algumas sejam bem curiosas, a maioria não faz nada mais do que sobreviver. Já nos humanos, encontro aquela mágica que faz toda a diferença, uma apreciação por coisas que vão além do mero sobreviver. Inventaram conceitos como dignidade, respeito e amor, que considero muito criativos.

Talvez sejam eles a razão pela qual outras formas de vida inteligente se autodestroem após atingir uma certa sofisticação tecnológica, enquanto os humanos permanecem vivos.

Esses primeiros átomos de hidrogênio, devido à ação da gravidade, condensaram-se em esferas gigantes, as estrelas. No seu centro, temperaturas de 15 milhões de graus Celsius levam o hidrogênio a virar hélio, o segundo elemento.

É essa transmutação que mudou a minha história. Nada é mais importante do que ela! Dela, estrelas em ignição produzem a energia e a luz que aquecem seus planetas; dela, a vida extrai energia; dela, quando as estrelas se aproximam do fim de suas vidas, outros elementos químicos são formados e distribuídos pelo espaço, tornando a vida possível por todo o meu domínio.

Para o meu deleite, esses humanos entenderam tudo isso em apenas 400 anos. Mesmo assim, adorei ver a cara de alguns de seus cientistas quando descobriram, recentemente, que minha expansão está em aceleração. Acho que estão finalmente entendendo que é melhor manterem suas cabeças abertas e olhar para a Natureza com humildade. Quanto mais estudarem os meus mistérios, mais surpresas encontrarão. Espero que os outros brutos que existem em meu domínio, que passam sua existência lutando e se matando por razões patéticas, aprendam essa lição e comecem a se dedicar à busca pelo conhecimento.

Sei que fui parcial quando deixei a Terra se formar 4,6 bilhões de anos atrás. É mesmo um mundo especial. Estranho que os humanos estejam demorando tanto para entender isso. Especialmente agora, que podem estudar outros mundos. Espero que acordem logo. Nesse meio tempo, continuarei a criar e destruir mundos. Assim, me divirto e inspiro os humanos a aprenderem mais sobre mim. Afinal, preciso ser franco.

Até mesmo eu sou uma invenção das suas mentes.

Gratidão cósmica

Devemos agradecer à Terra, planeta único e vivo, por nos permitir existir, apesar dos nossos abusos

ESSA SEMANA, É celebrado o Dia de Ação de Graças aqui nos EUA.

Historicamente, ele celebra a gratidão dos imigrantes ingleses que, se não fossem os nativos de Massachusetts, teriam morrido de fome. Na prática, comemora-se a colheita de fim de verão com muita comida, inclusive peru ao forno (consumido por 45 milhões de pessoas na data).

Mas, aqui na coluna, gostaria de dar graças mais globais. Começando com o Universo.

São umas 200 bilhões de galáxias, com umas 200 bilhões de estrelas cada. Boa fração tem planetas girando à sua volta, muitos deles com luas. Ao todo, são trilhões de mundos, cada um com sua história.

O que existe além do espaço? O que ocorreu antes do Big Bang? As medidas atuais (lembre-se que conhecemos apenas o que podemos medir; o resto pode ser divertido de comentar em conversas, mas é apenas especulação) indicam que o espaço é plano. Ou seja: continua para sempre, em todas as direções.

Temos certeza disso? Não. Tudo o que podemos dizer é que a porção do espaço que conseguimos medir, delimitada pela distância viajada pela luz desde o Big Bang, há 13,7 bilhões de anos, tem geometria plana ou muito próxima disso.

Imagine uma praia e o horizonte à distância. Sabemos que o mar não termina lá, apenas o que podemos ver dele. O mesmo com o espaço.

Sabemos que as leis da física e da química valem por todo o espaço.

Podemos dizer a composição de uma estrela sem irmos até lá. Podemos explicar como as primeiras galáxias nasceram há bilhões de anos. Quando olhamos para os céus, olhamos para o passado. Quanto mais distante no espaço, mais para trás no tempo. O cosmo é uma máquina do tempo. Quem disse que não existe mágica em ciência?

E o tal "começo"? Não sabemos, mas conhecemos a história cósmica até um trilionésimo de segundo após o "Bang". Nada mau para apenas 400 anos de ciência.

Sabemos também que não faz sentido perguntar o que ocorreu "antes" do Big Bang. Quem era você antes de nascer? Não existir significa não existir no tempo. Santo Agostinho já dizia, uns 16 séculos atrás: o tempo e o espaço surgiram com a criação. Ah, se as coisas fossem assim tão simples...

Hoje, alguns especulam que nosso cosmo é parte de uma entidade muito maior, o multiverso, que representa todas (ou quase?) possibilidades cósmicas. Em alguns, as leis da física podem ser diferentes e a vida como a conhecemos, seria impossível. Portanto, agradeça ao Universo, um dos poucos com propriedades certas para gerar estrelas, planetas e, em alguns deles, vida.

Mas vá com calma! Ao contrário do que tantos afirmam, o Universo não dá a mínima bola para a vida. Basta olhar para nossos vizinhos, planetas mortos e desolados.

Tire nossa atmosfera, nossa camada de ozônio e campo magnético, e a Terra se transformaria num deserto sem vida. (Ao menos vida complexa. Talvez algumas bactérias pudessem existir ainda.) Portanto, não é tanto ao Universo que devemos agradecer, mas à Terra, nosso planeta vivo, único. Devemos todos, coletivamente, dar graças ao nosso mundo: por nos permitir existir e pela sua tolerância, apesar dos nossos abusos. Poucas mães seriam assim tão pacientes.

Evitando o vazio

A noção do vazio absoluto é desconfortável, provoca uma certa ansiedade. Queremos sempre preenchê-lo com algo

SERÁ QUE PODEMOS contemplar o vazio absoluto? E se pudermos, será que tal coisa - a ausência de tudo- existe? O que definimos como o "nada" mudou radicalmente com o passar do tempo.

A noção do vazio absoluto é desconfortável, provoca certa ansiedade. Queremos enchê-lo com algo.
Já na Grécia Antiga, a questão incitava o debate. Parmênides dizia que o nada não existe e não faz sentido. Haveria apenas o Ser, que está em todos os lugares. Sua ausência significaria a existência do não Ser, que lhe parecia impossível.

Contra essas ideias, os atomistas diziam que a realidade é composta de átomos movendo-se no vazio. Esses átomos podem se combinar para dar forma a tudo o que existe.
Aristóteles discordava disso. Para ele, o vazio também era uma impossibilidade, mas seus argumentos eram mais concretos.

Uma pedra cairá com velocidades diferentes num copo cheio de água ou de mel: quanto mais denso o meio, mais lento o movimento.

Portanto, um meio vazio e com densidade zero permitiria velocidades infinitas, o que era um absurdo. Aristóteles postulou então a existência do éter, uma substância imutável que permeia o Cosmo.
No século 17, Descartes afirmou também que um fluido preenchia o espaço, o que explicaria as órbitas dos planetas em torno do Sol: ao girar, o astro causava o giro do fluido que, por sua vez, fazia com que os planetas girassem.

Newton mostrou que Descartes estava errado: tal fluido criaria uma fricção que causaria instabilidades nas órbitas planetárias. O espaço ficou vazio outra vez.

Quando o escocês James Clerk Maxwell demonstrou, no século 19, que a luz era uma onda eletromagnética, teve de inventar um meio onde essa onda se propagasse. Afinal, ondas de água se propagam na água, e ondas de som, no ar. Maxwell supôs que um meio transparente, sem massa (para não atrapalhar as órbitas) e muito rígido (para permitir propagar ondas ultrarrápidas) enchia o cosmo.

O éter acabou voltando. Apenas em 1905 Einstein demonstrou que o éter não é necessário, porque ondas de luz são capazes de se propagar no vácuo. O espaço ficou vazio outra vez. Durante o século 20, o conceito de campo substituiu o conceito de força e ação à distância. Todo corpo com massa cria um campo gravitacional à sua volta, que influencia outros corpos com massa. Toda carga elétrica cria um campo elétrico que influencia outras cargas etc.

Os campos preenchem todo o espaço, criados por sua fontes. A realidade física é vista como sendo criada por campos e suas excitações. Elétrons, prótons, fótons são excitações de campos.

Devido a flutuações típicas na escala atômica, essas partículas podem surgir até do vazio. O vazio absoluto não existe, pois sempre haverá uma energia de excitação no espaço, a agitação quântica.

Essa energia pode criar matéria vinda do nada! Como foi descoberto em 1998, a expansão do Universo se acelera: galáxias se afastam mais rápido do que o esperado.

A causa desse efeito é desconhecida, mas ganhou o nome de energia escura. É possível que venha dessa agitação quântica do espaço vazio. O éter, ou algo do tipo, voltou.

A realidade é como percebemos

Einstein e a física quântica derrubaram a objetividade imparcial: a mente e a realidade são inseparáveis

SEMANA PASSADA, DESCREVI como a física moderna vê a realidade como sendo composta de várias camadas, cada qual com seus princípios e leis.


Isso vai contra o reducionismo mais radical, que diz que tudo pode ser compreendido partindo do comportamento das entidades fundamentais da matéria. Segundo esse prima, existem apenas algumas leis fundamentais. Delas, todo o resto pode ser determinado. Gostaria de retornar ao tema hoje, mas focando num outro aspecto dessa questão que é bem complicado: o que é realidade e como sabemos.

Começo contrastando os filósofos Hume e Kant. Para Hume, o conhecimento vem apenas do que captamos com nossos sentidos. Baseados nesta informação, construímos a noção de realidade. Portanto, uma pessoa que cresceu sem qualquer contato com o mundo externo e que é alimentada por soros não seria capaz de reflexão. Kant diria que existem intuições já existentes desde o nascimento, estruturas de pensamento que dão significado à percepção sensorial.
Sem elas, os dados colhidos pelos sentidos não fariam sentido.

Duas dessas intuições são as noções de espaço e de tempo: elas costuram a estrutura da realidade, conectando e dando sentido ao fluxo de informação que vem do mundo exterior. Uma mente com estruturas diferentes, portanto, teria uma noção diferente da realidade.

Kant não diz que o sensório não é importante. Para ele, mesmo que o conhecimento comece com a experiência externa, não significa que venha desta experiência. Precisamos do fluxo de informação sensorial, mas construímos significado partindo de nossas intuições: os dados precisam ser ordenados no tempo e arranjados no espaço.

Durante as primeiras décadas do século 20, duas revoluções forçaram uma reavaliação da ordem kantiana. A relatividade de Einstein combinou espaço e tempo. Deixaram de ser quantidades absolutas, tornando-se dependentes do observador.

O que é real para um pode não ser para outro. A teoria de Einstein restaura uma forma de universalidade, pois provê meios para que observadores diferentes possam comparar suas medidas de espaço e tempo.

A segunda revolução veio com a física quântica. Para nossa discussão hoje, seu aspecto mais importante é a relação entre o observador e o observado. Na época de Kant, a separação entre os dois era absoluta. No mundo quântico dos átomos e partículas, a natureza física de um objeto (se um elétron é uma partícula ou uma onda, por exemplo) depende do ato de observação.

Ou seja, as escolhas feitas pelo observador induzem a natureza física do que é observado: o observador define a realidade. E como a intenção do observador vem de sua mente, a mente define a realidade. A mente precisa ainda das intuições a priori para interpretar o real, mas ela participa desta interpretação.

A objetividade imparcial se torna, então, obsoleta, já que mente e realidade tornam-se inseparáveis. Se essa relação na camada quântica afeta outras camadas é ainda objeto de discussão.