Richard Morris
Ed. Jorge Zahar, 1999/2001
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Na maioria dos universos possíveis que os cientistas conseguem imaginar, a vida não poderia existir.
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A temperatura atual de radiação no universo é de cerca de –270 graus Celsius, o equivalente a 3 kelvins, uma vez que o zero absoluto (temperatura em que cessa todo o movimento molecular) corresponde a –273 graus Celsius.
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Medir a composição química das estrelas, das galáxias e do gás interestelar ou intergaláctico não é muito difícil. Todo elemento químico, ao ser aquecido, emite luz com certos comprimentos de onda característicos, de modo que basta estudar a luz (ou as ondas de rádio, no caso do gás) emitida por um objeto para determinar de que ele se compõe. Quando essas medições são feitas, constata-se que o Universo tem um peso de aproximadamente 25% de hélio e aproximadamente 75 de hidrogênio.
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Ao se observar uma galáxia a dez bilhões de anos-luz, estamos vendo o passado de dez bilhões de anos atrás. Isso decorre da definição do termo ano-lua, distância que um raio luminoso percorre durante um ano (um ano-luz tem aproximadamente 10 trilhões de quilômetros).
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É possível provar matematicamente que, se a teoria da relatividade geral estiver certo, o Universo deve ter começado num estado de densidade infinita de matéria.
O tamanho do Universo se duplica aproximadamente a cada dez bilhões de anos.
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Tudo o que existe no Universo sente o efeito da gravidade. Ora, a gravidade é uma força muito fraca, comparada às outras que conhecemos. Se v duvida, considere o fato de que um pequeno imã pode ser usado para pegar um objeto de ferro ou de aço. Nesse caso, as forças magnéticas são maiores do que a força gravitacional exercida pela Terra inteira. Entretanto a gravidade é uma força de longo alcance e nunca deixa de atuar.
Nossa própria Via Láctea, integra um aglomerado de cerca de vinte galáxias, chamado grupo local, que inclui também a grande galáxia de Andrômeda. As galáxias do grupo são unidas pela gravidade e todos esses membros descrevem órbitas complexas em torno uns dos outros. O grupo local é um aglomerado bem pequeno, comparado a outros observados pelos astrônomos. Alguns desses superaglomerados contêm cerca de mil galáxias.
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Nosso Sol vem brilhando há aproximadamente 5 bilhões de anos. Outros 5 bilhões de anos se passarão antes que ele esgote seu combustível nuclear.
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Neutrinos são partículas leves, que se encontram por toda parte do Universo. Há cerca de 100 milhões deles para cada próton, e eles se deslocam quase à velocidade da luz. Um numero incontável de neutrinos atravessa nosso corpo a cada segundo.
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Acredita-se que, originalmente, a água tenha vindo de choques com cometas, que se compõem sobretudo de gelo (sendo às vezes descritos como “bolas de gelo sujas”; a “sujeira” consiste em pequenas quantidades de várias outras substâncias).
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O que há de mais surpreendente em nosso Universo é o fato de a criação da vida parecer, de algum modo, inscrever-se nas leis da física. Se as leis do Universo fossem apenas ligeiramente diferentes do que são, a vida nunca poderia ter surgido. Se a gravidade fosse apenas ligeiramente mais fraca do que é, as estrelas e galáxias nunca se haveriam formado pois ela não teria tido força suficiente para fazer com que o gás primordial de hidrogênio e Helio se condensasse como se condensou.
Se a força eletromagnética que liga as moléculas fosse um pouco mais fraca, os sólidos e líquidos não poderiam ser criados. Se fosse um pouco mais forte, não poderia existir nenhum núcleo contendo mais do que um próton.
A mecânica quântica nos diz que um núcleo atômico só pode possuir certas quantidades definidas de energia. Pode estar num ou noutro estado energético, mas não pode ter uma quantidade de energia que se situe entre os dois.
Muitos cientistas crêem que existem inúmeros outros universos, talvez em numero infinito. Se as leis nem sempre forem as mesmas, a vasta maioria deles será desprovida de vida. Nosso Universo é como é porque, se não o fosse, não estaríamos aqui para vê-lo
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Os organismos vivos só começaram a colonizar as áreas de terra há pouco mais de 400 milhões de anos. As primeiras plantas terrestres surgiram nessa época.
É bem possível que a vida tenha-se originado, como sugeriu Darwin, num “laguinho cálido”. Segundo outra teoria, muito popular hoje em dia, a evolução química que conduziu à vida produziu-se em superfícies de barro. [!!!!!!!]
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O fato de a vida ter surgido na Terra com tanta rapidez leva os cientistas a crerem que provavelmente, ela é abundante no Universo.
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Forem necessários mais de 3 bilhões de anos para que se desenvolvessem formas biológicas multicelulares na Terra.
A água viva parece ser um só organismo. Na verdade é uma colônia de indivíduos que assumiram funções especializadas. A vesícula natatória, os tentáculos, os órgãos reprodutores e as partes que digerem o alimento têm a mesma composição genética. No entanto, a água-viva é uma colônia, e não um organismo multicelular.
Se a evolução da inteligência fosse uma transição simples, teria ocorrido em alguma das espécies de dinossauros. Afinal, eles existiram por um período consideravelmente mais longo do que nós.
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Tornamo-nos tão hábeis em controlar o meio ambiente que já não estamos sujeitos à pressão evolutiva a que outros animais têm que se adaptar.
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Quando a água não cai de um nível para outro, é impossível produzir energia. Ou seja, embora haja uma grande quantidade de energia (...) ela não pode ser usada. [Esta questão me inquieta. A energia não está na água mas em alguma outra coisa. Existe energia no rio mas não na água. Energia, portanto, é movimento.]
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De acordo com a teoria da relatividade geral, o Universo pode ser aberto ou fechado. O Universo aberto tem extensão infinita e sua expansão nunca cessa. A gravidade pode torna-la mais lenta, porem o Universo aberto se expandirá por toda a eternidade. O Universo fechado, por outro lado, é finito e acabará por se contrair numa grande implosão.
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Quanto mais alta a densidade da matéria no Universo, mais intensas são as forças gravitacionais de retardamento.
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É provável que a massa do neutrino seja umas 100 mil vezes menor que a do elétron. E o elétron é uma partícula leve, pesa quase 2 mil vezes manos que um próton ou um nêutron.
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Atualmente a maioria dos cosmólogos concordam que o Universo pode ter contido, originalmente, apenas alguns gramas de matéria, ou talvez nenhuma.
De acordo com a famosa equação E = mc2 de Einstein, a matéria e a energia são equivalentes (c2, o quadrado da velocidade da luz, é apenas um fator de conversão). Isso nos permite somar uma com a outra e falar do conteúdo total de matéria-energia do Universo. Há uma enorme quantidade de matéria no Universo. Pode-se dizer o mesmo da energia. Porem a maior parte da energia é negativa. Ao que saibamos, as duas quantidades são aproximadamente iguais. Soma-las é como somar +1 com –1 e chegar a zero.
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A maior parte da energia do Universo é gravitacional. A gravidade é muito mais fraca do que as outras forças conhecidas, mas é a única que atua a grandes distâncias. Podemos desprezar toda a energia térmica do Universo, bem como a energia eletromagnética, a energia dos núcleos radioativos e assim por diante, porque elas apenas fazem contribuições minúsculas para o total.
Todos os corpos que gravitam no Universo atraem todos os demais, e a gravidade age de uma miríade de maneiras diferentes. Nossa galáxia e as que lhe são próximas estão sendo arrastadas, atualmente, para um aglomerado massivo de galáxias, conhecido como o grande atrator, a uma velocidade de centenas de quilômetros por segundo.
Quando se subtrai um numero grande de outro, pode haver um resultado pequeno, mas finito. [Estranho. O próprio autor em seu livro Uma breve historia do infinito, demonstra que um número infinito subtraído de outro número infinito resulta em outro numero infinito. A menos que para ele “um numero grande” neste caso não seja um “numero infinito” mas aí teremos um problema de definir o que é um “número grande” com razoável precisão para que a subtração dê “um resultado pequeno, mas finito”.]
O que tudo isto quer dizer é que ninguém pode provar que o Universo seja um “grande nada”, no qual a matéria positiva e a energia negativa se equilibram com exatidão. Mas é bem possível que ele o seja.
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Para Hawking o Universo talvez não tenha tido começo: pode ter-se originado no tempo imaginário. [Imaginário é usado no sentido matemático como o “i”, numero imaginário que é a raiz de quadrada de –1, ou seja, i x i = -1).
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Os cientistas falam de espaço-tempo, simplesmente, porque considerar o espaço ou o tempo em si implicaria deixar de fora um ingrediente essencial.
Até o presente, não existe nenhuma teoria capaz de descrever o que aconteceu no momento da criação do Universo.
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Em 1820, o físico dinamarquês Hans Christian Oersted, convencido de que havia alguma relação entre a eletricidade e o magnetismo, descobriu que, quando se colocava uma corrente elétrica num fio, ele desviava a agulha de uma bússola colocada em suas imediações e, com isto, demonstrou que uma corrente elétrica produzia um campo magnético.
Em 1845, o físico britânico Michael Faraday, conseguiu demonstrar que um campo magnético era capaz de influenciar o comportamento de um feixe de luz.
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O calor é uma propriedade das moléculas em movimentação rápida. Quanto mais um objeto se aquece, mais depressa se movem as moléculas de que é composto.
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Ninguém entendeu o que realmente significava a mecânica quântica e ninguém entende hoje.
Ninguém sabia qual era a força que mantinha unidas as partículas do núcleo. A única coisa evidente era que não podia tratar-se do eletromagnetismo. As forças eletromagnéticas fazem os prótons de carga positiva repelir-se, e não aderir uns aos outros. As cargas iguais
Provocam repulsão, enquanto as cargas elétricas opostas se atraem. Tinha de haver alguma coisa que superasse a repulsão elétrica dos prótons.
A partir de 1932, com o descobrimento de várias outras partículas como nêutron, pósitrons (elétrons de carga positiva), os físicos começaram a perceber que havia mais coisas no mundo subatômico do que eles haviam suposto.
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A gravidade também é explicada pela troca de partículas hipotéticas, chamadas grávitons. Ao contrário dos fótons,que ao menos podem ser vistos quando são emitidos sob a forma de luz, os grávitons nunca foram observados.
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Hoje, os físicos ainda acreditam que existem 4 forças fundamentais:
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O acelerador de partícula instalado no estado de Illinois tem diâmetro superior a 1,6 quilômetros.
CERN: Centre Européen pour la Recherche Nucléaire ou Centro Europeu de Pesquisa Nuclear. É uma instituição internacional, com sede na Suíça, mantida por várias nações européias.
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As ultimas contribuições importantes de Einstein para a física foram feitas em 1924/25. Depois disso, ele ficou obcecado com a busca do que a maioria de seus contemporâneos julgava ser uma quimera.
Quando a massa de um corpo é duplicada, a força gravitacional que ele exerce sobre outros corpos também se multiplica por dois. (...) A relatividade geral é tão complicada, matematicamente, que nunca se encontraram soluções gerais para as equações de Einstein.
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Na relatividade, continua a haver apenas 3 dimensões espaciais. A 4ª dimensão é o tempo. A razão de os físicos falarem em espaço-tempo é que, na realidade, o espaço e o tempo interagem.
Einstein sempre foi cético em relação à mecânica quântica. (...) O que suscitava a objeção de Einstein era a idéia de indeterminismo inerente a essa teoria. (...) Vez após outra, Einstein inventava uma linha de raciocínio que parecia mostrar que a teoria da mecânica quântica não podia estar certa. Vez após outra, Bohr encontrava uma resposta. Hoje em dia, a opinião geral é que Bohr venceu a discussão. Mas a convicção de Einstein não se deixou abalar. Até a morte, ele insistiu em que “Deus não joga dados com o Universo”.
Uma vez que toda matéria tem massa, inclusive os quarks, é possível criar partículas a partir da energia.
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Os quarks são muito menores do que os comprimentos da luz visível. Logo, não têm cor.
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Toda partícula conhecida tem o que se conhece por antipartícula. Assim, é possível conceber um tipo de matéria em que os pósitrons orbitariam núcleos contendo antiprótons de carga negativa e antinêutrons neutros (sim, existe um antinêutron, embora ele tenha a mesma carga zero do próprio nêutron). A presença de antimatéria não é observada em nosso Universo e as GUTs (Grandes Teorias Unificadas) fornecem uma explicação plausível para esse fato.
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As cordas são 1020 vezes menores do que um núcleo atômico, que tem um diâmetro aproximado de 10-13 centímetros.
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Quanto menor é um objeto, maior é a quantidade de energia necessária para observa-lo. Lembre-se de que foi preciso um acelerador de 3,2 quilômetros de comprimento para dar aos elétrons energia suficiente para que os físicos pudessem enxergar o interior dos prótons e confirmar a existência dos quarks. No caso das supercordas, a situação era muito pior. Alguns cálculos simples mostraram que, talvez, nem mesmo um acelerador de partículas do tamanho de nossa galáxia conseguisse gerar energia suficiente para observa-las.
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A idéia para alguns cientistas era que, se fosse descoberta uma teoria de sucesso que unificasse todas as quatro forças da natureza, ela seria uma teoria de tudo. A física inteira, em principio, poderia ser reduzida a ela.
É possível que nunca se descubra uma teoria de tudo. Ao que saibamos, a realidade física pode ser como as camadas de uma cebola, Se conseguirem penetrar nas primeiras, os físicos talvez descubram que existem inúmeras outras.
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Certos físicos chegaram até a descobrir uma teoria de doze dimensões em que há duas dimensões temporais. Não está nada claro o que significa existir mais de uma dimensão de tempo, mas isso é o que resulta da matemática.
Convém lembrar que na geometria euclidiana ensinada no curso médio, a linha é concebida como algo sem largura, em analogia com o ponto, que não tem nenhuma dimensão.
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Se a natureza não tivesse os seus mistérios, a ciência não existiria.
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A astrologia, a história marxista e a psicologia freudiana não eram ciências, porque era impossível provar a falsidade de suas teorias.
Einstein convenceu-se da exatidão de suas teorias muito antes que fosse possível realizar qualquer teste experimental.
A criatividade dos grandes cientistas revela-se estranhamente semelhante à dos grandes artistas. A única diferença fundamental é o campo em que funciona essa criatividade.
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Demonstrou-se que o nêutron realmente pode mover-se em duas trajetórias ao mesmo tempo, como prevê a teoria, e que um átomo pode ocupar duas posições de uma só vez.
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Existem teoremas que afirmam que, independentemente do que o Universo esteja fazendo agora, em sua origem ele deve ter-se encontrado num estado em que toda a sua matéria estava comprimida num único ponto matemático, desprovido de dimensões. (...) [mas] quando uma teoria prevê a existência de uma quantidade infinita, isso costuma ser tomado como um indicio de que há algo errado na teoria. (...) A teoria da relatividade geral deixa de ser aplicável quando as densidades de massa tornam-se muito altas. Portanto, não há razão para crer que os infinitos previstos por ela seriam reais.
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Os quarks eram originalmente um conceito puramente teórico. Sua existência só foi confirmada anos depois de se haver proposto essa idéia.
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Mesmo depois de Wood demonstrar que os raios Não eram uma ilusão, muitos cientistas franceses continuaram a aceitar os resultados de Blondlot. Alguns chegaram até a dizer que só os cientistas franceses tinham a sensibilidade visual para enxergar os fenômenos produzidos por esses raios. Os sentidos dos cientistas anglo-saxões, disseram eles, tinham sido embotados pela exposição à neblina inglesa, enquanto os dos pesquisadores alemães eram embotados pelo consumo excessivo de cerveja.
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Na homeopatia, em muitos casos, a diluição é tão grande que não resta um só átomo da substância supostamente terapêutica.
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(...) julgamos mais convincentes os produtos da imaginação humana do que as coisas que observamos.
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A natureza da indução é um velho problema filosófico, que nunca foi realmente solucionado. Se eu observar mil corvos e constatar que todos são negros, ainda assim não poderei ter certeza de que o milésimo primeiro não será branco. Mas se eu estudar a genética da cor dos corvos, provavelmente descobrirei que tenho boas razoes para crer que a milésima primeira ave também será negra. (...) Em geral a simples observação não nos leva a parte alguma. É a imaginação criativa que amplia nossa compreensão, descobrindo ligações entre fenômenos aparentemente não relacionados e formando teorias lógicas e coerentes para explica-las.
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Respondendo a uma pergunta sobre suas crenças religiosas, Einstein respondeu que acreditava no “Deus de Espinosa, que se revela na harmonia de tudo o que existe, e não num Deus que se interesse pelo destino e pelos atos dos homens”.
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O físico Richard Feynman, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, desenvolveu uma interpretação baseada na soma das historias. Segundo ele, um elétron que vai do ponto A para o ponto B perfaz todas as trajetórias possíveis entre os dois pontos. Mas nem todas as trajetórias possíveis são iguais; a probabilidade de algumas anula a de outras. As idéias de Feynman e Bohr podem ser usadas para interpretar os mesmos fenômenos. As previsões quantitativas produzidas pela teoria são idênticas em ambos os caos. (...) Há também uma interpretação da mecânica quântica baseada em muito mundos, segundo a qual um novo Universo alternativo é criado a cada vez que uma partícula tem que fazer tal ou qual escolha.
Trabalhos teóricos e resultados experimentais mostram que, se quisermos abandonar a idéia de que o mundo subatômico é intrinsecamente probabilístico, será necessário aceitar idéias ainda menos palatáveis. Em particular, mostrou-se que, se a mecânica quântica não fosse uma teoria completa, deveria ser possível enviar sinais que se propagassem mais depressa do que a velocidade da luz. Ora, se isso fosse possível, também deveria ser viável mandar sinais do futuro para o passado.
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O que é criatividade? O talento musical e o talento para a matemática costumam andar de mãos dadas.
Os físicos costumam fazer suas contribuições mais importantes quando são muito jovens. Einstein tinha 26 anos ao publicar seus artigos sobre a teoria da relatividade especial. Newton tinha aproximadamente a mesma idade ao descobrir sua lei da gravitação. À medida que envelhecer, os físicos teóricos [e o ser humano em geral] costumam exibir uma queda acentuada da criatividade.
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Quando o desejam, os seres humanos provavelmente são capazes de enxergar paralelos entre qualquer par de coisas, por mais dessemelhantes que sejam.
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De acordo com os matemáticos kantianos, as idéias matemáticas não são descobertas, mas criadas pelos seres humanos. O filósofo setecentista alemão Immanuel Kant acreditava que o mundo era essencialmente incognoscível e que conceitos como espaço e tempo existiam tão-somente na mente humana.
Mas... um campo magnético é mais do que uma idéia abstrata. É algo cuja presença pode ser detectada por qualquer pessoa que disponha de um rolo de fio e algum tipo [o de instrumento capaz de detectar pequenas correntes elétricas. Só rolo de fio for colocado entre os dois pólos de um imã, será formada uma corrente elétrica. (...) É possível até observar partículas atômicas a olho nu, uma vez que elas produzem minúsculos clarões numa tela fluorescente ao atingi-la e fica muito difícil negar que alguma coisa deve ter batido na tela.
Os átomos isolados podem ser vistos com um instrumento chamado microscópio de varredura eletrônica, e é possível fazer experimentos em que partículas individuais são isoladas e estudadas.
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Há muito se sabe que é possível criar partículas subatômicas a partir da energia pura – a energia um raio gama, por exemplo. Quando isso acontece, a energia desaparece e surge em seu lugar um par partícula=antipartícula. Por exemplo, as duas novas partículas podem ser um elétron e um pósitron. O pósitron é a antipartícula do elétron. Ele e o elétron têm a mesma massa, porem o pósitron tem carga elétrica positiva, enquanto a do elétron é negativa.
Ora, a mecânica quântica é uma teoria que descreve a realidade subatômica em termos de incertezas. Segundo o princípio da incerteza de Heisenberg, a posição e o momento (ou velocidade, já que momento = massa x velocidade ) de uma partícula não podem ser determinados ao mesmo tempo.
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Em 1978, 4 físicos belgas sugeriram que o Universo poderia ter começado pela criação de um único par partícula-antipartícula.
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Os físicos teóricos poderão acabar decidindo que as supercordas decadimensionais não existem, afinal. Atualmente, alguns deles preferem a teoria de que os componentes básicos da matéria são, na verdade, objetos de 12 dimensões, chamados membranas.
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Suponhamos que a vida eletrônica artificial viesse a desenvolver inteligência por meio da seleção natural. Não haveria garantia de que essa inteligência seria semelhante à nossa. Na verdade, poderia ser tão diferente que teríamos dificuldade de compreende-la ou, possivelmente, até de reconhece-la.
No momento em que escrevo, o biólogo Tom Ray e outros cientistas estão criando organismos artificiais projetados para viver na Internet. Eles podem mover-se de um computador para outro, ao explorarem seu novo ambiente mundial. Ray e seus colegas esperam que a riqueza do meio permita que a evolução atinja altos níveis de complexidade, que acabem levando à evolução da inteligência.
O programa de Ray para Windows pode ser obtido em www.hip.atr.co.jp/~ray/tierra/tierra.html.
Ou no site do Instituto Santa Fé em www.santafe.edu