Física Para Poetas – Marcelo Gleiser e a Divulgação Científica

Em um momento tão difícil para ciência no Brasil e no mundo, com corte de verbas e um tremendo negacionismo científico o físico brasileiro Marcelo Gleiser abre mão de seu valioso tempo como professor, pesquisador e escritor para abrir e apresentar um canal no youtube, o “Física para poetas”: https://www.youtube.com/watch?v=BpBJLbbpR3w

Nesse canal ele dá um curso sobre a história da Física através dos filósofos e físicos que participaram das mais importantes ideias que ajudaram a construir essa área tão importante da Ciência.

Em momentos de tanta notícia falsa, de tantos canais ruins e bobos, ter algo de qualidade é muito importante.

Os temas das aulas não são novidades para quem leu seu livro “A dança do universo”, elas são baseadas diretamente nele, mas com uma certa atualização e o melhor: uma aula é quase sempre muito mais rica do que a leitura do livro, pois nela há um ser humano interagindo, lembrando de coisas, tecendo comentários e estabelecendo relações que no livro nem sempre é possível fazer.

Segue abaixo a descrição de Marcelo Gleiser tirada da wikipedia:

“Marcelo Gleiser (Rio de Janeiro, 19 de março de 1959) é um físico, astrônomo, professor, escritor e roteirista brasileiro, atualmente pesquisador e professor da Faculdade de Dartmouth, nos Estados Unidos. É membro e ex-conselheiro geral da American Physical Society.

Conhecido nos Estados Unidos por suas aulas e pesquisas científicas, no Brasil é mais popular por suas colunas de divulgação científica no jornal Folha de S.Paulo.^[1] Escreveu oito livros e publicou três coletâneas de artigos. Participou de programas de televisão dos Estados Unidos, da Inglaterra e do Brasil, entre eles, Fantástico.

Marcelo recebeu o Prêmio Jabuti em 1998, pelo livro A Dança do Universo, e em 2002 por O Fim da Terra e do Céu. Em 2007, foi eleito membro da Academia Brasileira de Filosofia. Em março de 2019, tornou-se o primeiro latino-americano a ser contemplado com o Prêmio Templeton,^[2] tido informalmente como o “Nobel da espiritualidade”.^[3]“

Wikipédia: Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Marcelo_Gleiser – Acesso em 02/09/2020

Dark – A opinião de um professor de Física – Parte 2

Aviso: Não contém Spoiler

Na primeira parte deste post procurei focar minha opinião com respeito a viagem no tempo e seus paradoxos abordando-os através do olhar da Física. No entanto não forneci minha opinião sobre o que eu acho da série.

Nessa segunda parte procurarei fazer uma crítica da série mas deixando claro de que se trata de uma opinião pessoal e relembrando que não tenho competência na área artística, nem muito menos no que se refere ao cinema e a TV. Trata-se apenas de considerações pessoais de um apaixonado por ficção científica e procurei fazer isso antes de ler os diversos sites que “explicam” ou comentam sobre a série, dessa forma espero não estar muito contaminado.

Quando comecei a assistir à primeira temporada não me empolguei muito com Dark. Isso porque quando assisto a uma série gosto de ter pelo menos um(a) personagem com o qual eu me identifique, aquele(a) por quem você vai torcer ou sentir que ele(a) poderia “ser seu(sua) amigo(a)”. Não senti que Dark tenha isso, talvez nos episódios finais da terceira temporada apenas.

Também não é uma série muito dinâmica, cheia de ações e emoções, ao contrário trata-se de uma série, como o próprio nome já sugere, sombria e até meio depressiva. Que passa em um ritmo um pouco mais lento do que as séries de aventura ou ficção científica costumam ser.

Mas evidentemente que a série é intrigante e não se torna cansativa, apesar de dar um pouco de sono por conta da fotografia escura, mas que tem a ver com o clima de mistério que se pretende. Além da fotografia escura não podemos esquecer da chuva quase incessante ao longo de todas temporadas, motivo até de comentários engraçados como esse feito na foto de Louis Hofmann no Instagran de Netflix (e respondido por eles).

Para quem como eu está tão acostumado com o padrão hollywoodiano é muito bom ver uma série alemã. Claro que o fato da produção ser da Netflix, uma companhia americana, talvez invalide esse meu apontamento. Ainda assim só a questão da língua já traz uma boa novidade e o fato dos criadores, da série Jantje Friese e Baran bo Odar serem alemães ( Baran nasceu na Suíça, mas tem nacionalidade alemã) também é um argumento a favor desse ritmo um pouco diferente.

Dark é muito bem construída para ser uma série de sucesso. Não é apenas a riqueza da sua complexidade e trama difícil. Isso alias poderia afugentar o grande público. O mero fato de ter suspense e ficção científica e abordar viagens no tempo não é suficiente para prender a atenção. Esse tema está sendo amplamente usado em diferentes obras e muitas vezes é um desastre.

Percebe-se o cuidado com o qual ela foi realizada desde a abertura (cujo entendimento ficará melhor explicado após a terceira temporada) e cuja música é primorosa (me lembra o tema de abertura da série Vikings): “Goodbye”, do projeto Apparat do músico alemão Sascha Ring com participação do Soap & Skin. A trilha sonora é bem cuidada e a sonoplastia para causar suspense me lembra bastante outra série de enorme sucesso: Lost, transmitida de 2004 a 2010 produzida pela ABC Studios e transmitida pela Walt Disney Studios.

Podemos fazer outras comparações de Dark e Lost, pois ambas souberam prender a atenção do público introduzindo um mistério atrás do outro antes de começar a solucioná-los. E aí está um ponto a favor de Dark em relação a Lost. A antiga série que se passa em uma ilha misteriosa deixou a desejar por prometer e não solucionar a maioria dos mistérios, enquanto que em Dark não há exatamente um mistério mas sim uma trama muito bem feita a partir do entrelaçamento das árvores genealógicas. Lost também usa vários conceitos de Física, inclusive viagens no tempo e foi mestre em abusar do recurso de retrospectivas pessoais, através dos flashbacks, flashforwards e flash-sideways. Dessa forma além da história que se desenvolvia na ilha, histórias paralelas surgiam no passado (ou no futuro) dos personagens.

Dark usa a mesma estratégia, mas as histórias não são exatamente paralelas, são intrincadas histórias de vida de seus personagens que se cruzam e se misturam. Passado, presente e futuro estão interconectados não apenas com seus personagens mas também com os objetos e a história da própria cidade onde eles vivem. Estamos acostumados a ver o passado influenciando o futuro, mas em Dark o futuro interfere no presente e até no passado como em um conto de Jorge Luis Borges, escritor argentino mestre em brincar com o tempo e com o infinito.

Confesso que estava com medo dos criadores de Dark se perderem no enredo como acho que aconteceu com os criadores de Lost. É muito grande o número de fãs da antiga série que diz que ela deveria ter terminado na quinta temporada, como estava previsto, mas uma sexta foi acrescentada e jogou um banho de água fria em toda excelente criação anterior.

Há dez anos fiz aqui nesse blog um post sobre Lost (clique no link para ler o post): https://12dimensao.wordpress.com/2010/04/06/lostquando-a-ficcao-encontra-a-fisica/. A série não tinha ainda sido finalizada e a espectativa era grande.

Felizmente Dark não cometeu o mesmo erro, Jantje Friese e Baran bo Odar não se deixaram levar pela ganância e anunciaram que a série acaba mesmo em três temporadas. Uma continuação após a terceira me parece despropositada já que a história toda fez muito sentido no último episódio (se é que posso falar isso sobre uma história tão complexa).

Seria possível fazer comparações com outros filmes, séries e episódios de “Além da imaginação” ou “Doctor Who”, mas isso deixaria o post muito extenso e repetitivo. Vou apenas fazer mais alguns comentários sobre o filme Interestelar que também já analisei aqui no blog: https://12dimensao.wordpress.com/2015/05/03/interestelar-ha-muito-tempo-nao-viamos-um-filme-assim-2/

Interestelar não faz uma trama tão intrincada como Dark, nem brinca com os parentescos dos personagens, mas assim como em Dark, ouvi muita gente falando: “Não entendi nada”, “Por que o personagem está mais novo que sua mãe?”, “O que é aquele cubo?” etc. Mas não acho possível comparar essas duas obras. Interestelar é um filme de 2 horas e 49 minutos e não uma série de 3 temporadas. Além disso Interestelar passou pela consultoria do físico teórico Kip Thorne, premio Nobel em 2017, sendo portanto uma obra de ficção científica que tem como pano de fundo exóticas, mas precisas hipóteses científicas, e que conta com um excelente enredo dos irmãos Jonathan e Christopher Nolan, com direção de Christopher, já consagrado por outros grandes sucessos como: Memento (2000) (Aminésia); Insônia (2002); Batman Begins (2005); O grande truque(2006); Batman The Dark Knight (2006); A origem (2010), etc.

Em Dark ouvimos o narrador falar sobre algumas teorias Físicas e conceitos como a Relatividade de Einstein, entrelaçamento quântico, gato de Schorodinger, Teoria dos muitos mundos. Mas a série usa esses conceitos de forma livre, sem muito compromisso com a fidelidade científica. Matéria escura, bóson de Higgs, radioatividade são mencionados totalmente fora do contexto físico, uma espécie de “licença poética”.

Já interestelar abusa da ficção apresentando tecnologias que não existem, como a criogenia de seres humanos, naves espaciais supertecnológicas e a manipulação da gravidade, mas isso tudo está baseado em hipóteses científicas que já existem ou que possam vir a existir algum dia.

Comparações a parte, Dark conquistou minha admiração. Meu interesse pela série foi aumentando a cada temporada e mesmo não sendo uma das mais querida considero uma grande obra de ficção científica e uma excelente trama, que dá um nó em nossas cabaças.

Caso você queira entender melhor a complicada árvore genealógica de Dark consulte o site: https://dark.netflix.io/pt . Ele permite que você diga em que episódio está para não receber spoilers.

Na parte 3 deste post pretendo falar mais um pouco sobre conceitos físicos já que na terceira temporada novos conceitos surgiram. Aguardo os comentários e dúvidas..

Dark – A opinião de um professor de Física – parte 1

Aviso: Não contém spoilers

O programa de Física exigido pelos vestibulares das principais universidades públicas do país é insano. Para dar um exemplo a Fuvest em 2020 exige 59 tópicos distribuídos em 13 diferentes áreas da Física. Apesar de tanta exigência temas como Abordagens conceituais da Teoria da Relatividade e discussões sobre a natureza do tempo não fazem parte do programa. É fácil entender porque a maioria dos colégios particulares não incluem esses temas tão importantes e intrigantes, infelizmente se deixam levar pelas exigências dos vestibulares. Fica a critério dos professores de Física abrirem em suas aulas algum momento para que essas discussões, que sempre motivam a maioria dos alunos, sejam abordadas.

Do meu ponto de vista há uma inversão de valores. O atual BNCC (Base Nacional Comum Curricular) permite, e mesmo o anterior PCN (Parâmetros Curriculares Nacionais) também permitia, a inclusão dos temas referentes a Física Moderna como a discussão sobre a natureza do tempo. Mas as escolas preferem seguir a exigência do vestibular quando deveria ser o contrário, os vestibulares é que deveriam cobrar o que as escolas estão trabalhando.

Felizmente trabalho há mais de 20 anos em uma escola que permite essa abordagem, como parte do programa e não apenas em algumas aulas. Faço isso em uma disciplina eletiva e até mesmo no Plano de Ensino do Curso de Física. No último trimestre do 3 ano do ensino médio discutimos as mudanças conceituais trazidas pela Teoria da Relatividade e da Mecânica Quântica. Como a discussão é feita apenas de forma conceitual, sem a matemática envolvida nessas novas teorias, faço uso de vários textos, livros, filmes e séries.

E foi através de um aluno do ensino médio em 2018 (o querido Mathias) que fiquei conhecendo a série alemã: Dark criada por Baran bo Odar e Jantje Friese e transmitida pela Netflix. Assisti à primeira temporada em 2018 e tive que rever em 2019 antes de assistir à segunda temporada pois não me lembrava perfeitamente da trama e principalmente devido às complexas árvores genealógicas (a série me fez lembrar do livro: Cem anos de solidão de Gabriel García Márquez, eu ficava perdido na árvore genealógica pois há vários Antônios em uma mesma família). A Wikipédia classifica Dark como uma série de drama, suspense e ficção científica, classificação essa que não quer dizer muita coisa.

Vou dividir esse post em mais de uma parte pois ainda não acabei de assistir à terceira temporada (por favor não dê spoilers nos comentários), peço então um pouco de paciência por isso, mas tem muita coisa a ser dita sobre a série não apenas sobre os conceitos físicos, mas também a relação com outras séries e filmes, como Lost, Interestelar, De volta para o futuro, Donnie Darko, etc. Vou começar pelas questões físicas da viagem no tempo, mas depois quero falar sobre os paralelos com essas obras.

Não vou me atrever a comentar os detalhes cinematográficos da série pois não tenho competência para isso e nem quero fazer julgamento de valor do ponto de vista científico (isso está errado, isto está certo) pois acredito que isso não se aplica a nenhuma obra artística. Acho incrível quando temas da Ciência e principalmente da Física são usados para obras artísticas, mas isso não quer dizer que elas tenham que ser exatas, servem geralmente como inspiração.

Há casos onde especialistas são chamados para uma consultoria ou até mesmo auxiliam na construção do roteiro. Nesse caso deseja-se uma maior fidelidade com os conceitos para que um maior realismo seja conseguido, mas não podemos esquecer que se trata de uma obra de ficção, e do meu ponto de vista a criatividade deve estar acima da exatidão, afinal de contas “o que é a Realidade?” , isso já dá uma boa discussão filosófica.

Minha intenção aqui é bater um papo com quem está acompanhando a série e aproveitar para falar um pouco sobre como a Física enxerga algumas questões apresentadas na série e mostrar como algumas coisas que aparentemente consideramos chatas quando estudamos na escola, podem ser incríveis ao serem vistas de outra forma.

Viagem no tempo

Diferente de muitas histórias onde ocorrem viagens no tempo para se mudar alguma coisa do passado ou para se saber algo do futuro, a história de Dark é toda construída sobre os laços temporais e as consequências de se viver em uma linha de mundo em looping.

A Teoria da Relatividade Restrita que Albert Einstein publicou em 1905 já deixa claro que o tempo não passa igual para todo mundo. Observadores que estão em diferentes referenciais sentirão diferentemente a passagem do tempo. Mas para que a percepção seja significativa, seria necessário que um dos observadores estivesse viajando a velocidades ainda inimagináveis para corpos do tamanho do nosso. Algo em torno de 10% da velocidade da luz no vácuo (cerca de 30 mil km/s ou 108.000.000 km/h). Além disso trata-se de uma viagem apenas para o futuro, sem a possibilidade de ir ao passado, seria como se alguém que está em altíssima velocidade ficasse quase congelado, o tempo passa devagar se comparado com alguém que está em repouso na Terra.

Mas em 1916 Einstein publica a Teoria da Relatividade Geral. Essa teoria consegue incorporar a gravidade em seu escopo e com isso generaliza as alterações no espaço-tempo. Assim estar próximos de corpos extremamente massivos (como buracos negros) também provoca uma redução no ritmo de passagem do tempo. Além disso a teoria permite, ainda que seja apenas matematicamente, a existência de uma espécie de portais para outras posições no espaço e também no tempo, os chamados vulgarmente de buracos de minhoca (wormhole) ou mais tecnicamente: ponte Einstein-Rosen. Não sabemos ainda se esses buracos no tecido do espaço-tempo são reais ou apenas especulações matemáticas, mas os buracos negros também eram apenas especulações e hoje sabemos que eles são objetos cósmicos reais.

Supondo que a ponte Einstein-Rosen exista e que ela permita a passagem de um ser humano (o que é mais uma especulação matemática) este poderia, em princípio, viajar ao futuro ou ao passado.

Alguns físicos argumentam que a viagem ao passado é proibida pela Segunda Lei da Termodinâmica. Essa lei pode ser enunciada de várias formas diferentes e envolve conceitos não muito simples como a Entropia. Mas falando de forma grosseira podemos dizer que é essa lei que apresenta a seta temporal, isto é, uma direção e um sentido para o tempo.

As Leis da Mecânica são perfeitamente reversíveis no tempo, elas exigem que exista um tempo pois sem ele não haveria sentido falar em movimento, mas para a Mecânica o tempo pode ir para frente ou para trás. A equação que descreve o movimento de um pêndulo é a mesma quando ele desce e quando ele sobe. Já na Termodinâmica não é assim, um sistema termodinâmico evolui num único sentido temporal: você está acostumado a ver uma xícara de chá quente esfriar naturalmente. Mas não vê um copo de água fria repentinamente ferver sem uma fonte de calor. A Segunda lei da Termodinâmica proíbe essa transformação afirmando: “O calor sempre vai, de forma natural, dos corpos quentes para os corpos frios”. ou “É proibido que o calor saia de uma fonte fria e vá para uma fonte quente sem a injeção de energia”.

Assim poderíamos dizer que a Segunda Lei da Termodinâmica proíbe a viagem ao passado?

O grande físico austríaco Boltzmann fez uma abordagem diferente da Termodinâmica, introduzindo a Mecânica Estatística. Após essa nova interpretação não podemos mais dizer que é proibido que tal evento ocorra, mas sim que é extramente improvável.

Podemos então afirmar que as viagens ao passado são extremamente improváveis e que exigiria uma quantidade de energia absurda para acontecer, mas afirmar que elas são impossíveis talvez seja um erro.

Paradoxos

O problema de se viajar ao passado são os paradoxos que podem surgir se alguma alteração for feita. Um dos mais famosos é o paradoxo ontológico ou paradoxo “bootstrap”, em que alguma coisa existe sem ter sido efetivamente construído (efeito sem uma causa). Outro também famoso é o paradoxo do avô, em que você viaja ao passado e de alguma forma impede que seus pais se conheçam e dessa forma impede seu próprio nascimento (não há necessidade de matar o seu avô, mas é isso que dá nome ao paradoxo).

Na Ciência um paradoxo é geralmente sinal de que algo na teoria está errado, por isso a Ciência evita os paradoxos, ou tenta solucioná-los quando eles surgem.

A Física teórica geralmente usa duas formas diferentes de solução para evitar os paradoxos da viagem ao passado:

• Negar o paradoxo através da extinção do livre arbítrio;
• Usar uma possível interpretação da mecânica quântica chamada: interpretação dos muitos mundos.

Igor Novikov no excelente artigo: “Pode-se mudar o passado?” Publicado no livro: “O futuro do espaço tempo” (Cia das Letras, página 60) explica de forma brilhante que enxergar um paradoxo é na verdade um erro de lógica. Ele argumenta que o paradoxo só existe se a situação for discutida duas vezes, de duas maneiras diferentes. Na primeira sem a viagem ao passado e na segunda com a viagem que ocasiona uma mudança do primeiro evento. Por exemplo: seus pais se conheceram e depois você nasceu. Ao viajar ao passado e impedir esse encontro você não teria nascido, resultado: criamos um paradoxo pois como você pode ter nascido se seus pais não te conceberam?

Mas do ponto de vista de Novikov você pode até voltar ao passado mas não teria como impedir o encontro deles, pois o fato: “você ter nascido” já ocorreu, ainda que seja no futuro e ter ido ao passado não é uma “volta” porque você já estaria no passado desde a primeira vez, mesmo sem ter nascido ainda. Difícil de entender? Sim bastante, mas essa dificuldade é devida à complexidade das vontades humanas ao livre-arbítrio.

Vamos tentar com um exemplo mais fácil, sem a interação de um ser pensante: imagine que um cometa do futuro tenha entrado em um buraco de minhoca e aparecido no passado no planeta Terra e levado os dinossauros à extinção. Agora imagine que nesse ano a NASA nos dê uma terrível notícia: um cometa gigante está em rota de colisão com a Terra (nossa! Já não bastasse essa terrível pandemia). Quando todos já estavam desesperados com o fim do mundo o cometa misteriosamente desaparece. A NASA e outras agências espaciais então detectam estranhas perturbações gravitacionais, indicando a presença de um possível buraco de minhoca ou buraco negro.

Nesse segundo exemplo não há paradoxo, pois a extinção dos dinossauros já aconteceu desde a primeira vez. Por mais difícil que seja aceitar essa visão ela não comete erros de lógica. Mas ela exige duas premissas que fogem do nosso censo comum: A não linearidade do tempo, isto é, o passado não ocorre antes do presente e do futuro. Segundo a física moderna, passado, presente e futuro podem estar acontecendo simultaneamente. Por isso você não surgiu no encontro de seus pais necessariamente antes de ter nascido ( no primeiro exemplo). A segunda premissa é a negação da existência do livre arbítrio: Como o futuro já está acontecendo junto com o presente e também com o passado, as escolhas são meras ilusões.

Outra saída para evitar o paradoxo da alteração do passado consiste em uma hipótese ainda mais difícil de ser aceita: A possibilidade da existência de outros mundos (uma espécie de multiversos, ou universos paralelos, mas esses nomes são usados para outras hipóteses físicas).

Em 1957 Hugh Everett III em sua tese de doutorado defende a IMM Interpretação de muitos mundos para a Física Quântica o que significa dizer , ainda que de uma forma sem muito rigor matemático, que para cada possibilidade de escolha que ocorre no universo, todas as possibilidades são verificadas, mas em diferentes mundos. Por exemplo: Um átomo de urânio é radioativo e se desintegrará emitindo uma partícula alfa e se transformando no elemento químico chamado tório. Na interpretação mais aceita da mecânica quântica (Interpretação de Copenhague) afirmasse que não é possível saber quando ocorrerá essa desintegração, podemos apenas calcular a probabilidade dela acontecer ou não. É por isso que trabalhamos com o conceito de meia vida para os elementos radioativos. Na interpretação de muitos mundos poderíamos afirmar que se em cada instante há 50% de chance do átomo desintegrar ou não, então ele estará desintegrando a todo instante porém em algum outro mundo.

Outro exemplo mais clássico é o lançamento de uma moeda. Se jogarmos uma moeda para cima e ao apanharmos ela deu cara, isso significa que um outro mundo idêntico ao nosso foi criado e nesse mundo o resultado foi coroa. Caso tivéssemos jogado um dado, seis novos mundos idênticos teriam sido criados.

Ao retornar ao passado, podemos alterar algum evento, mas um paradoxo não será criado porque essa volta ao passado ocorrerá em um outro mundo. No exemplo de impedir o encontro dos pais sua versão existirá, mas o evento que te deu origem não ocorrerá pois você não nascerá, já que nasceu em outro mundo e não poderá mais voltar a ele.

Dark e os paradoxos

Alerta de Spoiler 1: Caso você não tenha assistido a nenhum episódio e deseja assistir sem spoiler, pare de ler e volte após ter assistido pelo menos até o episódio 7 da primeira temporada.

Uma das coisas que mais gostei em Dark é o fato deles evitarem o paradoxo do avô através da negação do livre arbítrio. Não há paradoxo porque o desaparecimento de Mikkel Nielsen no ano de 2019 o leva para 1986 e lá ele cresce como Michael Kahnwald que então conhece Hannah e com ela se casa. Eles então tem um filho Jonas, que em 2019 é bem mais velho do que Mikkel (seu futuro pai). Não houve uma alteração do passado, Mikkel não impediu que Michael conhecesse Hannah, ele é o próprio Michael, eles são a mesma pessoa.

Alerta de Spoiler 2: Caso você não tenha assistido a nenhum episódio e deseja assistir sem spoiler, pare de ler e volte após ter assistido pelo menos a primeira e segunda temporada.

O tempo todo o paradoxo do avô é evitado através da primeira possibilidade explicada acima, as viagens no tempo geram um looping nas linhas de tempo.

Mas no último episódio da segunda temporada a série faz uso da segunda versão da fuga do paradoxo, usa-se a Interpretação dos muitos mundos. Uma outra Martha surge e ela deixa claro que não é a Martha “deles”: quando Jonas pergunta de que ano ela veio ela responde, não é “de quando”, mas “de onde”.

Já no início da terceira temporada Martha (que agora tem o cabelo mais escuro) deixa claro que veio de outro mundo.

Como parei no segundo episódio da terceira temporada vou parar por aqui as análises físicas e começar a falar sobre o que eu acho da série a partir de comparações com outras séries, mas isso em outro post pois esse já ficou muito longo.

Observações chatas:

Como disse antes não gosto de apontar falhas científicas ou “erros” conceituais em obras artísticas pois não há nenhuma obrigação de fidelidade, mas apenas para tentar evitar esse tipo de comentário e por uma necessidade didática (para que alunos não tenham uma compreensão errada de algumas coisas) vão algumas observações:

O bóson de Higgs (ou partícula de Deus como foi chamada por motivos comerciais pela mídia) não tem nada a ver com viagem no tempo, ele está relacionado com o campo de Higgs, que seria o responsável pela massa dos corpos.

Ele também não pode ser detectado em reatores atômicos, mas sim em aceleradores de partículas. E não é qualquer acelerador, demorou-se mais de 40 anos para se construir um acelerador capaz de produzir essa partícula (o LHC).

O bóson de Higgs é uma partícula subatômica portanto ela é invisível a olho nú.

Em um determinado episódio um personagem está sofrendo uma autópsia e o legista afirma que há um excesso de radioatividade no corpo da pessoa, que talvez ela tenha sofrido uma exagerada exposição a raio-X. O raio X não é emissão radioativa (apesar de ser radiação ionizante) e uma pessoa que foi exposta a radioatividade não se torna radioativa. A emissão de radioatividade só aconteceria se ela se contaminar ingerindo ou encostando em material radiativo que então grude no corpo dela.

Quando a Ciência faz falta

Um livro clássico de um dos maiores divulgadores da Ciência: Carl Sagan – Uma defesa apaixonada da Ciência e um alerta contra os riscos do analfabetismo científico 

Ontem (09/07/2019) eu recebi um vídeo do Iberê Thenório, youtuber que apresenta o famoso programa “Manual do Mundo” que, aliás, eu recomendo com veemência principalmente para as crianças. Nesse vídeo Iberê dá 15 dicas para não morrer de frio em casa: https://www.youtube.com/watch?v=nd_3GVsZmMw

Algumas das dicas são bastante óbvias, mas o interessante é que antes de fornecê-las ele conta um caso que aconteceu com ele, chamando a atenção para o perigoso fato de usar algo que entra em combustão para se aquecer, quando estamos em um lugar fechado. O risco de se morrer por asfixia é muito grande. Ainda no vídeo ele argumenta que isso não é tão improvável como podemos imaginar, citando várias manchetes de casos onde fatalidades ocorreram.

Infelizmente no dia de hoje acabo de ver no telejornal mais uma notícia trágica provocada pelo mesmo motivo: um casal e um bebê morrem em Guarulhos, provavelmente por asfixia, devido a queima de carvão em uma churrasqueira colocada no quarto:https://g1.globo.com/sp/sao-paulo/noticia/2019/07/10/casal-e-crianca-sao-encontrados-mortos-dentro-de-casa-com-churrasqueira-acesa-em-guarulhos.ghtml.

A perícia ainda não foi feita, mas o mais provável, segundo a reportagem, é que eles tenham sido asfixiados pela fumaça do carvão.

Peço perdão por ficar tanto tempo sem escrever e por voltar justamente com uma notícia tão trágica, já comecei diversos posts e acabo nunca terminando de forma satisfatória e assim o blog foi ficando totalmente desatualizado. Mas essa notícia, logo após aquele vídeo, ficou “gritando em minha cabeça” e me fez sentar aqui e tentar concluir um post sobre uma contradição muito grande que estamos vivendo como sociedade.

A internet permite a divulgação de notícias de uma forma inédita e poderíamos achar que com a massificação de seu uso uma grande revolução na divulgação de conhecimento aconteceria. Sem dúvidas não podemos negar que isso está acontecendo, ainda que eu não ache que seja uma revolução, mas ao mesmo tempo uma onda gigantesca de notícias falsas se espalha e o pior: uma corrente de desinformação que nega dados e fatos científicos torna-se cada vez mais comum e cresce de forma assustadora.

Não vou falar aqui sobre “fake News” nem sobre teorias da conspiração (já fiz vários posts sobre isso mas estão entre aqueles que não cheguei a terminar). Minha preocupação hoje é com algo mais básico, mais simples, e mais triste: O desconhecimento de noções básicas de Ciência.

É inegável que aprendemos noções básicas de sobrevivência e mesmo o senso comum nos ensina muita coisa. Nas aulas da licenciatura aprendemos que não devemos considerar os alunos como tábula rasa e sempre incentivá-los a nos trazer os conhecimentos prévios.

Não sei dizer se dentro do conjunto de noções básicas que aprendemos está “não produzir fogo dentro de um ambiente fechado”, mas me lembro de coisas como: “Não tome banho logo depois de comer”, “não misture leite com manga”, não coloque plantas no quarto onde se dorme”. Esses alertas são todos falsos ou exagerados e cada um deles possui uma explicação de como surgiram ou hipóteses para o seu surgimento.

É muito comum o uso do fogo para nos aquecer, principalmente à noite. Fogueiras em acampamentos e lareiras são utilizadas desde que nossos antepassados descobriram como dominar o fogo. Talvez por isso as pessoas não se deem conta do perigo que isso pode trazer quando levamos o fogo para um ambiente fechado.

O que eu realmente gostaria de refletir com vocês é sobre o seguinte, entre todos os experimentos simples que fazemos ou mencionamos na escola, um dos mais famosos é o de cobrir uma vela acesa com um copo. Não importa se estou falando com uma classe de crianças de 10 anos, de adolescentes ou de adultos, o comentário, antes mesmo que eu faça a pergunta é quase sempre unânime: a vela vai se apagar. E a grande maioria da sala sabe corretamente o por que dela se apagar: falta oxigênio.

A chama da vela, como qualquer combustão exige: combustível, calor e oxigênio para se manter. Estando em um ambiente fechado o oxigênio vai sendo consumido.

Essa experiência deveria soar como um alerta para que as pessoas não fizessem fogo ou queimassem coisas em ambientes fechados, mas infelizmente essa transferência de conhecimento parece não acontecer.

Essa separação entre o que aprendemos em Ciências e sua aplicação no mundo real vem sendo discutida na educação há bastante tempo, e até já evoluímos um pouco. A internet, principalmente com programas como o Manual do Mundo e outros, contribui bastante para essa divulgação. Porém essa corrente contrária, que joga contra, que dissimula teorias da conspiração, que propaga pseudociências e notícias sensacionalistas parece ser muito maior.

Qual seria o motivo de darmos mais importância ao sensacionalismo mentiroso do que as notícias realmente importantes? Por que a Ciência atrai menos do que o “reality show” ou notícias de fofoca?

Uma possível explicação seja o fato de que a Ciência não é tão simples, e que os cientistas também não se contenham em “meias verdades”. Queremos sempre explicar os detalhes, e deixar claro que não são verdades absolutas. Voltando ao caso citado da asfixia: A explicação para a morte de pessoas em um quarto fechado não se deve a “queima de todo o oxigênio do quarto” como poderíamos achar a partir do experimento do copo. A questão é mais complicada.

A queima de um combustível orgânico como carvão, vela, gasolina ou álcool sempre libera dióxido de carbono e água. Mas quando a combustão é incompleta outro gás é também liberado, o monóxido de carbono. Esse gás é o responsável pela asfixia. Uma vez inalado ele se une a hemoglobina a qual é responsável pelo transporte de oxigênio para as células. Ao se ligar ao monóxido de carbono não ocorrerá a ligação com o oxigênio da nossa respiração, ocorrendo assim a asfixia.

A busca por respostas simples e fáceis ao invés de uma extensa explicação pode ser o motivo dessa fuga pelo interesse da Ciência? Ou será a necessidade do fantástico, do misterioso do sensacional? Ou apenas preguiça de ter que pensar um pouco mais?

A psicologia social talvez tenha essas respostas. Eu não as tenho e me preocupa muito o fato de que vários alunos de engenharia agem também dessa maneira preguiçosa. Engenharia, Medicina, Computação são áreas que dependem totalmente da Ciência. Como pode um aluno desses cursos não se interessar por Ciência? Como podem não valorizar a raiz de suas profissões?

Nossa sociedade precisa de poesia, arte, esportes, economia, saúde, educação, música,  história, nutrição, sexo, entretenimento, filosofia e tantos outros saberes. A Ciência é só mais um desses saberes. Mas cada uma dessas coisas é que nos faz diferente dos outros animais. Cada área do conhecimento faz parte de nossa cultura. Cada uma delas faz falta. Não deveria ser preciso escrever sobre isso. Não deveria ser necessário lutar para garantir que TODOS tenhamos acesso a cada uma delas.

A Ciência faz parte de nossa cultura. Negá-la faz de você menos humano. Como indivíduo,  Ignorá-la pode ser perigoso. Como sociedade, menosprezá-la será um desastre.

Como me tornei um físico

            Quando eu era criança a resposta pronta para: “O que você quer ser quando crescer?” era sempre a mesma: médico.

            E até hoje ainda sou apaixonado por medicina, mas não sou frustrado com isso não, tenho certeza que se tivesse feito medicina, ainda assim seria um professor.

            Tenho uma lembrança nítida de um dia em que olhando para um jogo que tinha o desenho de várias profissões, pensei: “vou ser um cientista” (a figura era de um homem de jaleco branco cercado por tubos de ensaio, a visão clássica de cientista, no caso um químico).

            Desisti da medicina quando comecei a trabalhar aos catorze anos na Escola Politécnica da USP, numa Fundação. Eu era um office boy, profissão que foi praticamente substituída pelo motoboy. Como a Fundação era de engenharia e eu trabalhava com vários engenheiros, mudei de ideia e meu primeiro vestibular foi para engenharia elétrica. Felizmente não passei.

            No cursinho percebi que ser professor tinha muito a ver comigo, e cheguei a pensar em história e biologia, mas meu gosto pela matemática me fez decidir por física.

            No primeiro ano do curso percebi que não conhecia nada da profissão que tinha escolhido. O que fazia um físico? Eu não tinha a menor ideia, e me surpreendi com tantas opções. Havia tantas áreas de atuação e outras que eu nem sabia da existência. Já no segundo ano da faculdade comecei a lecionar e tive a certeza de que essa era a minha verdadeira vocação.

            Hoje não atuo mais como físico, na verdade foram apenas oito anos fazendo pesquisa. Mas o espírito científico continua vivo.

            Como professor de física meu principal objetivo é tentar despertar o cientista que pode ter ficado adormecido em cada aluno (já que toda criança é um mini cientista), alguns ainda trazem aquela curiosidade natural e a vontade de fazer experimentos, mas a maioria se acomodou ou descobriu outras paixões como a literatura, a arte, os esportes, etc.

            Uma vez um professor de computação mencionou que os físicos se davam muito bem na área da computação porque uma faculdade específica nessa área pode formar bons programadores, mas a faculdade de física prepara os alunos para resolver problemas e um bom programa de computação consiste em um problema a ser resolvido.

Talvez por isso seja fácil encontrar físicos atuando nos mais diversos ramos profissionais, muitas vezes bem distantes dos laboratórios. Onde houver um problema a ser resolvido chame um físico, que ele poderá lhe ajudar. Somos movidos a desafios, principalmente quando envolvem a lógica ou um determinado padrão.

            A profissão de físico pode ser dividida em duas: a Física Teórica e a Física Experimental. Na primeira o pesquisador usará muita matemática e provavelmente simulações em computadores para criar um modelo explicativo para algum fenômeno. Na segunda, o pesquisador desenvolverá experimentos, normalmente em grupo, para testar algum modelo teórico, ou para investigar alguma propriedade. Claro que estou sendo bastante simplista, há outras possibilidades, e existem físicos que transitam bem nas duas partes.

            Também temos a divisão entre o especialista, que sabe muito de algo muito específico, e o generalista que sabe pouco de muita coisa. Normalmente o generalista é um bom divulgador da ciência, alguém que tenta traduzir para a sociedade o trabalho do especialista.

            Como professor de física do ensino médio, tento fazer a função do generalista. Na faculdade de engenharia, isso é um pouco mais difícil, há um programa muito mais rígido a ser seguido, mas ainda assim tento lembrar aos alunos que as especializações são necessárias, mas que não podemos esquecer que sem uma visão global não há uma verdadeira compreensão.

            Física, Química, Biologia, Matemática, Ciências Humanas, Filosofia, Literatura, Música, Teatro, Pintura e outras expressões artísticas, tudo isso faz parte de nossa cultura. A nossa tentativa de procurar um significado para além da simples subsistência como ser vivo.

            Quando digo que sou professor e me perguntam de que matéria, é comum que eu veja uma careta ao mencionar que leciono Física. Provavelmente porque a visão compartimentada da Ciência mostrando a Física como uma matéria difícil e hermética não ajude. Infelizmente alguns físicos gostam dessa visão, talvez porque se sintam pertencentes a um clube fechado, em que apenas eles têm acesso.

            Claro que isso é uma visão errônea, qualquer área pode ser hermética. Há especificidades e dificuldades em qualquer área do conhecimento.

            Felizmente isso está mudando, as caretas estão diminuindo e algumas pessoas até ficam animadas ao ouvirem a palavra Física. O cinema e a Física Quântica tem um grande papel nisso, mas acredito que os principais responsáveis por essa mudança são os professores de Física.

 

 

Black Mirror – a mais imperdível das séries

Leitores queridos, mil desculpas por deixar o blog tanto tempo parado. Nesse ano novidades acontecerão: Trarei convidados para me ajudarem a manter o blog mais ativo.

Resolvi abrir o ano falando sobre essa série, que não posso considerar como a melhor série de todos os tempos porque seria uma tremenda injustiça com Game of Thrones.

Por que falar sobre séries em um blog de ciência e tecnologia?

Porque o tema de Black Mirror é justamente um olhar crítico sobre a tecnologia. É uma série que pode ser vista com calma (não há aquele risco de “não consigo parar de ver”), cada episódio é independente um do outro. Nem mesmo os atores são os mesmos. A única coisa que liga um episódio ao outro é a questão da tecnologia um pouco avançada (em alguns episódios talvez bastante avançada). Apesar de ser de ficção científica a série não é ambientada em um futuro muito distante.

A distopia está presente em praticamente todos episódios. Mais do que uma crítica, é uma espécie de alarme: “olhe onde podemos chegar”, “estamos caminhando para isso?”

Black Mirror foi criada pela TV britânica Zeppotron em 2011, por Charllie Brooker, que lançou duas temporadas, cada uma com apenas três episódios e então foi adquirida pela Netflix que produziu a terceira temporada com seis episódios.

Apesar de estar situada um pouco no futuro, com avanços tecnológicos que hoje ainda não existem, os episódios acertam em cheio em questões bem atuais e nos dramas que nossa sociedade enfrenta: superexposição, necessidade de aceitação, banalização dos direitos humanos, invasão de privacidade, os reality shows e as redes sociais.

Pensei em contar um pouco sobre alguns episódios, mas é impossível descrever o sentimento que nos toma após o término de cada episódio. Talvez por isso seja uma série pra se ver devagar, pensando sobre o que acabamos de ver, e que nos perturbou tanto. Não é uma perturbação por ser violenta ou por causar medo do sobrenatural, é uma incômoda porque nos reconhecemos naquelas atitudes, ou porque percebamos que nossa sociedade está caminhando para aquilo, uma caminhada bem preocupante.

Não é preciso dizer como o celular causou impacto em nossa sociedade. A série explora a possibilidade de outras tecnologias (algumas que até já existem) impactarem ainda mais. Muito difícil terminar de ver um episódio e não desejar discutir com alguém sobre aquilo.

Fica o convite para que você assista e volte aqui e deixe seu comentário. Diga qual episódio gostou mais. Podemos falar também sobre o quão distante está aquela tecnologia.

O episódio que eu mais tinha gostado foi justamente o primeiro que assisti: Episódio 3 da primeira temporada:  “The entire history of you”: Toda sua história. Vi fora da ordem, não há nenhuma necessidade de ver na ordem.

Mas após assistir à terceira temporada completa, meu preferido se tornou o episódio 6 desta última: “Hated in the Nation”: Odiados pela nação.

Se você gosta de um bom drama (não melodrama), gosta de tecnologia, ou não gosta de tecnologia. Então gostará de Black Mirror.

 

Um pouco mais sobre ondas gravitacionais

Dada a importância do assunto resolvi indicar mais alguns vídeos que abordam o assunto e que explicam de forma simplificada como funcionam os detectores das ondas gravitacionais.

Vários vídeos estão disponíveis no youtube e vários alunos estão me indicando o canal Nerdologia. (https://www.youtube.com/user/nerdologia). Eu assisti ao vídeo desse canal sobre ondas gravitacionais, porém não recomendo. Além de alguns errinhos conceituais, ele fala muito rápido e acaba reforçando aquela ideia de que Física é algo impossível de se entender.

Gostei muito desse vídeo que me foi apresentado por um aluno (valeu Danilo Salgado):

Ele aborda de forma tranquila e numa linguagem acessível o que são as ondas gravitacionais e como os aparelhos puderam detectar sua presença (além disso está legendado em português).

O segundo vídeo é muito legal, pois foi produzido pelo próprio laboratório LIGO, responsável pela descoberta e apresenta imagens reais do laboratório e com os principais pesquisadores envolvidos no projeto:

Infelizmente ele não tem legendas em português.

Esse terceiro vídeo também não possui legendas em português, mas as imagens são muito interessantes e representa como a onda gravitacional foi gerada quando os dois buracos negros colidiram, além disso ele também explica com um pouco mais de detalhe como os detectores funcionam:

Esse último vídeo acaba sendo redundante, mas estou indicando porque é apresentado pelo Brian Greene, autor do livro: “O universo elegante” (disponível também em vídeo no youtube), na minha opinião o melhor livro para se entender a Teoria da Relatividade e A mecânica quântica. Diferentemente de Stephen Hawking , Greene sabe escrever para leigos e usa analogias muito interessantes e ao mesmo tempo é extremamente rigoroso.

Espero que os vídeos ajudem a entender o que são essas ondas. Para entender o porque da importância da descoberta não deixe de ler o post anterior:

Ondas Gravitacionais – Einstein estava certo (mais uma vez)

Aguardo comentários com dúvidas e críticas sobre os vídeos.

 

Ondas Gravitacionais – Einstein estava certo (mais uma vez)

Representação da colisão de dois buracos negros e as ondas gravitacionais geradas pela colisão. (Imagem obtida em:  http://zap.aeiou.pt/wp-content/uploads/2016/01/5473656dd269b9b39e084fcf99c19ce4-783×450.jpg)

Quando pergunto aos meus alunos: Como Aristóteles explicava a queda de uma pedra?

Vários deles respondem: Gravidade!

Nessa hora da vontade de ser irônico e dizer:  Isso!!!! Aristóteles inventou uma máquina do tempo, viajou quase dois mil anos e ficou sabendo sobre os trabalhos de Sir Isaac Newton.

Lei da Gravitação Universal, talvez uma das leis mais básicas da Física, e tão mal compreendida. Um exemplo disso é o número de vezes que ouvimos na TV mencionarem que os objetos flutuam, na estação espacial, porque lá não existe gravidade. Se fosse verdade a estação espacial estaria perdida no espaço. Ela está em órbita justamente porque existe uma força que a prende a Terra, a força da gravidade.

Engana-se quem acha que a Lei da gravitação de Newton explica porque as coisas caem. Ela nos mostra como a força atua, mas não o porque.

Mas esse não é um post para julgar as pessoas, as leis da física não são assim tão fáceis de serem entendidas (o que é verdade para qualquer grande conceito). O importante é que a grande maioria das pessoas, que estudaram o mínimo de ciência, sabe que não caímos do planeta porque existe uma força que nos mantém presos a ele. Aqueles mais curiosos talvez saibam que essa lei já foi substituída por outra lei mais geral, que aboliu o conceito de força: A Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein.

Nessa “nova” teoria (as aspas se devem ao fato de que ela acaba de completar cem anos) Einstein troca o conceito de força gravitacional pelo conceito de campo gravitacional.  A Terra, por ter uma massa muito grande comparada a de nossos corpos, cria uma deformação no espaço que obriga esses corpos a permanecerem em sua superfície. É uma idéia muito abstrata e de difícil compreensão. Como imaginar que o espaço, sempre considerado como algo vazio, possa ser curvado?

A imagem abaixo talvez ajude a visualizar essa curvatura, mas ela é apenas uma representação, uma vez que nessa figura o espaço seria bidimensional e a curvatura ocorre na terceira dimensão. Considerando o espaço real com três dimensões, a curvatura teria que ocorrer numa outra dimensão que é impossível para nós se quer imaginar.

Imagem que tenta representar a deformação do espaço-tempo que dá origem a gravidade, segundo o modelo de Einstein. O satélite (evidentemente fora de escala) está preso ao campo gravitacional por conta dessa deformação e não por ação de uma força que parte do planeta. Imagem disponível em: https://imgnzn-a.akamaized.net/2013/10/07/07115551610.jpg

Einstein teve essa idéia de espaço curvo em 1907 na tentativa de incluir a gravitação em sua Teoria da Relatividade Restrita, publicada em 1905.  Mas o que torna uma idéia uma teoria é seu poder de previsão e verificação experimental, e na física isso é feito através de um modelo matemático que sustente a teoria. Einstein sabia disso e levou oito anos para construir e terminar seu arcabouço matemático, que concluiu em 1915.

Apesar da dificuldade matemática dessa teoria mais geral, a idéia inicial de espaço curvo podia ser testada experimentalmente e isso foi feito em 1919, aqui no Brasil, por uma equipe inglesa. Nesse experimento, a luz de uma estrela foi desviada ao passar próxima ao Sol e o desvio entre a posição real da estrela e a posição observada durante um eclipse pode ser comparada. O valor desse desvio coincidia quase que exatamente com o calculado pela Teoria da Relatividade, tornando Einstein o cientista mais famoso do século XX e talvez da história.

Ao longo desses cem anos, diferentes experimentos foram pensados e testados e todos eles comprovaram as idéias de Einstein, no entanto uma importante previsão, feita por ele antes mesmo de concluir sua Teoria Geral da Relatividade, aguardava uma comprovação experimental, a previsão de que corpos maciços movendo-se através do espaço gerariam ondas gravitacionais.

A curvatura do espaço-tempo é provocada por qualquer porção de matéria, mas como a gravidade é uma força extremamente fraca (se comparada, por exemplo, com a força eletromagnética), faz-se necessário uma massa enorme para que a deformação seja perceptível. A atração gravitacional entre você e a parede mais próxima existe, mas ela é bilhões de vezes mais fraca do que a gravidade que o planeta exerce sobre você.

Quando massas enormes se movem através do espaço ondulações são criadas. Assim como quando você perturba a superfície de uma piscina. Essas perturbações do espaço são as ondas gravitacionais, previstas por Einstein e detectadas em setembro de 2015 e anunciadas em 11 de fevereiro de 2016.

Representação computacional da colisão de dois buracos negros produzindo intensas ondas gravitacionais

Uma semana antes do anuncio eu comecei a escrever esse post e era justamente para falar sobre a gravidade. O motivo veio de outra notícia: a possibilidade teórica de se controlar a gravidade. No dia 10/02/2016  vi um chamado de que no dia seguinte seria anunciada uma grande descoberta, a provável detecção das ondas gravitacionais, isso me fez mudar o enfoque do tema.

Mas por que a detecção dessas tais ondas é tão importante?

A comprovação de que a Teoria da Relatividade esta certa é uma boa notícia para a Física, mas isso já vem ocorrendo a quase cem anos, de diferentes maneiras. A importância da descoberta esta na incrível possibilidade de investigar o espaço sideral de um jeito totalmente novo.

Durante milhares de anos os seres humanos olharam para o céu a olho nu.

Com a invenção do telescópio novas descobertas foram feitas, como a percepção de que a Via Lactea é apenas uma dentre mais de trilhões de galáxias e que o universo está em expansão.

Depois vieram os radiotelescópios, a possibilidade de observar o céu em outras freqüências não visíveis aos olhos humanos, o raio-X, a radiação infravermelho, radiação gama e ondas de radio.  A luz visível é apenas uma das muitas radiações do espectro eletromagnético (vide figura ).

Espectro eletromagnético. Reparem que a luz visível ocupa uma estreita faixa de todo o espectro de radiação

A detecção de ondas gravitacionais permitirá a observação de regiões que não são “visíveis” pela radiação eletromagnética. O cientista Odylio Aguiar, um dos pesquisadores brasileiros que participa do projeto LIGO (sigla de Observatório de ondas gravitacionais por interferômetro Laser), laboratório responsável pela detecção do sinal, fez uma declaração que está confundindo algumas pessoas, segundo ele:

“São frequências em ondas gravitacionais que, jogadas em um alto-falante, são possíveis de escutar. As ondas gravitacionais permitem que nós possamos ouvir o universo. Vamos conseguir ouvir coisas que a gente não consegue ver”¹.

Alguns alunos me perguntaram se estamos ouvindo as ondas gravitacionais.

Vou tentar explicar onde está a confusão:

A definição clássica de onda é: uma perturbação que se propaga sem transporte de matéria. Ainda segundo a física classica elas são divididas em ondas mecânicas e eletromagnéticas. As ondas mecânicas são provocadas por perturbações mecânicas (movimento), como o som. A vibração das cordas vocais provoca uma perturbação no ar que se propaga até nossos ouvidos. Assim podemos ouvir a voz de uma pessoa que está falando. Toda onda mecânica precisa de um meio de propagação, pois são as moléculas desse meio que estão vibrando quando ocorre a passagem da onda.

Já uma onda eletromagnética não precisa de um meio de propagação, elas são oscilações do próprio espaço-tempo, causadas pela vibração de campos elétricos e magnéticos (cargas elétricas ou imãs em movimento).

Agora já podemos afirmar que outro tipo de onda existe. As ondas gravitacionais, que assim como as eletromagnéticas são oscilações do próprio espaço-tempo, porém causadas pela vibração de campos gravitacionais (corpos de grandes massas em movimento).

As ondas gravitacionais não podem ser ouvidas diretamente, elas não são o som (lembrem-se que no espaço há vácuo, logo o som não pode se propagar ali). Mas assim como podemos converter um sinal eletromagnético da antena de um celular para um som que sai por seu alto-falante , podemos converter as ondas gravitacionais em som. Isso realmente foi feito, mas não tem nenhum significado, não é realmente o “som” do universo.

A confusão está ocorrendo porque ao noticiarem a descoberta os cientistas do projeto converteram as ondas detectadas em um som audível e também porque estão usando uma analogia para explicar a importância da descoberta:

Assim como nós usamos os diferentes sentidos para conhecermos o mundo, a astronomia estava baseada até hoje somente na “visão” (uso de ondas eletromagnéticas). Agora temos outro tipo de onda, como se fosse um outro sentido, a audição ou o tato. As ondas gravitacionais, junto com as ondas eletromagnéticas vão permitir uma compreensão melhor do universo e avançar os estudos da astronomia. Quando o cientista diz “até agora estávamos surdos para o universo e agora passamos a ouvi-lo”, ele está querendo dizer que uma nova forma de investigação está sendo aberta. Não posso visualizar meu vizinho no andar de cima, mas posso ouvi-lo. Da mesma forma, uma onda gravitacional pode atravessar barreiras que as ondas eletromagnéticas não atravessam, como por exemplo, os buracos negros.

A importância da descoberta pode ser verificada também pelos números: o projeto inclui 15 países e foi orçado em cerca de 620 milhões de dólares. Demorou mais de quarenta anos desde a concepção até a detecção. Não vou entrar em detalhes técnicos de como a descoberta foi feita, posso explicar nos comentários, se alguém desejar (o vídeo abaixo também ajuda a entender). Só para se ter uma base de como ele é delicado, são na verdade dois laboratórios quase idênticos, separados por mais de 3.000 km de distância, e cada laboratório possui 4 km de tubos. Além do LIGO outros projetos parecidos estão em etapa de conclusão em outros lugares do mundo.

O projeto entrou em operação em 2002 e só após uma reforma, para melhorar sua precisão, foi possível a detecção do primeiro evento em setembro de 2015. Para evitar um alarme falso os cientistas aguardaram as revisões e confirmação da pesquisa até o dia 11 de fevereiro de 2016 quando finalmente foi anunciada a descoberta.

Entre os idealizadores do projeto está Kip Thorne, físico que ficou famoso depois do filme Interestelar, em que foi consultor científico e produtor, além de escritor do livro “A ciência de interestelar” (veja o post: Interestelar, há muito tempo não víamos um filme assim.

link para post sobre o filme

Sobre a outra notícia que iniciou originalmente o post vou falar rapidamente, Um físico da universidade de Namur na Bélgica publicou em dezembro do ano passado² um artigo onde demonstra com vários cálculos matemáticos a possibilidade teórica de manipularmos a gravidade, algo até então só visto nos filmes e na literatura de ficção científica.

Imagine apertar um botão e desligar a gravidade de um automóvel, ele passaria então a flutuar. Ou então criar artificialmente gravidade em estações espaciais ou naves tripuladas. Isso tudo ainda está no campo da ficção mas Andre Fuzfa mostrou, usando a Teoria da Relatividade de Einstein que é possível construir uma máquina que cria e controla a gravidade, usando  para isso fortes campos eletromagnéticos.

Mais do que novas formas de transporte, se o campo gravitacional realmente puder ser controlado as aplicações tecnológicas são inimagináveis, poderíamos usar ondas gravitacionais (do mesmo tipo que acabaram de detectar no LIGO) para transmitir informações, assim como hoje usamos as ondas eletromagnéticas como as do rádio e dos celulares. As vantagens são muitas, mas as dificuldades são maiores ainda. Como já mencionado acima, a força gravitacional é extremamente fraca e por isso seria necessário campos eletromagnéticos muito intensos para criar fraquíssimos campos gravitacionais.

Por enquanto o artigo abre a possibilidade de possíveis aplicações em laboratório, testando as leis da física e ajudando a entender melhor esses modelos teóricos.

O ano de 2016 começa brilhante para a Física, uma nova janela se abre para o céu. Uma nova área tecnológica surgirá. A história nos mostra que previsões, principalmente no campo da ciência e tecnologia costumam errar e muito. Mas é impossível não imaginar que estamos diante de um marco, que será lembrado por muito tempo e fará parte dos futuros livros de física do ensino médio.

Referencias bibliográficas:

1 – Ondas gravitacionais podem permitir viagem no tempo, diz pesquisador  – Página do G1  Disponível em : http://g1.globo.com/sp/vale-do-paraiba-regiao/noticia/2016/02/ondas-gravitacionais-podem-permitir-viagem-no-tempo-diz-pesquisador.html Acesso em 14/02/2016

2 –  Fuzfa,  Andre  – How Current Loops and Solenoids Curve Space-time – Physical Review D Vol.: 93, 024014– Disponível em : http://arxiv.org/pdf/1504.00333v3.pdf

3 – http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=aparelho-pratico-controlar-gravidade&id=010130160122&ebol=sim#.VsEQh1QrKM9 acesso em 14/02/20164 –

4 – http://phys.org/news/2016-01-paper-method-gravitational-fields.html acesso em 14/02/2016

5 – http://super.abril.com.br/ciencia/matematico-propoe-maneira-de-criar-e-manipular-a-gravidade acesso em 1/02/2016

 

 

 

 

Cérebro Eletrônico V

Os seguidores deste blog sabem que um dos assuntos de que mais gosto é o que está relacionado ao cérebro. Se clicarem na tag cérebro e mente notarão vários posts sobre o tema. Há muito tempo criei uma sequência, que eu chamei de cérebro eletrônico, que procura abordar a questão da inteligência artificial, mas sem se restringir a essa única temática. Assim acabei tocando em outros temas nos posts passados.

Quando falamos em IA (inteligência artificial) surge logo a discussão sobre a grande questão:

As máquinas irão se rebelar contra os seres humanos?

Pode parecer uma pergunta boba, mas não é. Alguns pesquisadores acham que não faz sentido atribuirmos sentimentos humanos para uma máquina. Outros, ao contrário, acreditam que a discussão já deveria ter começado¹.

Outras questões importantes são:

Somos apenas um estágio intermediário na evolução?

Supercomputadores ou robôs inteligentes nos sucederão?

Mesmo que a inteligência artificial seja alcançada, ela nunca irá superar a inteligência humana?

Talvez a resposta não seja nem uma coisa nem outra. Nossa tendência em analisar as coisas de forma dicotômica quase sempre nos leva a tomar partido de um lado ou de outro. Normalmente essa atitude impede que outros caminhos sejam analisados e levados em consideração.

O que estou querendo dizer é que talvez, uma fusão homem-máquina, seja a tendência futura. Inúmero são os exemplos onde isso já está acontecendo, mas um artigo a ser publicado nesse mês apresenta um avanço bem interessante, um neurônio artificial que se conecta a células humanas².

Até hoje a interface cérebro-máquina era feita através de sensores e é então enviada a algum tipo de aparelho que possa interpretar esses resultados. Esse novo artigo apresenta outra forma de conexão do sistema nervoso humano a uma máquina e vice-versa.

Segundo o artigo, um neurônio artificial é capaz de receber sinais químicos e produz sinais elétricos, funcionando portanto, como um tradutor para uma interface entre o sistema biológico e um sistema eletrônico.

Uma das primeiras aplicações, pensadas pelos autores do artigo, é no uso de terapias neurológicas. As aplicações ainda estão muito distantes, até mesmo por uma questão física, o neurônio artificial é muito grande e precisa ser miniaturizado. Espera-se que através dele seja possível a comunicação entre neurônios que estejam separados por uma lesão por exemplo. O estudo com células tronco é uma promessa para esse tipo de terapia, mas talvez uma solução artificial surja primeiro que a biológica.

Muito tempo se passou desde que a primeira pessoa usou um óculos, ou uma bengala. Hoje temos avançadas próteses, que substituem membros, e até sensores auditivos e visuais. Mas para o sistema nervoso ainda são poucos os avanços.

Um neurônio artificial, que possa ser interligado a um sistema nervoso, poderá ser um passo gigantesco, não apenas para as terapias neurológicas, mas também para a evolução da inteligência artificial.

Os ciborgues (meio homem meio máquina) poderão ser uma realidade em breve, não como agentes especiais (quem nasceu na década de setenta deve se lembrar do famoso “homem de seis bilhões de dólares”, ou da “mulher biônica”) nem como exterminadores do futuro.

Há pouco mais de cinquenta anos o primeiro marcapasso foi implantado. Esse aparelho monitora o batimento cardíaco e fornece, quando necessária, uma corrente elétrica para garantir que o coração bata em um ritmo adequado. Obviamente que não dá para comparar a complexidade do cérebro com a simplicidade do coração, mas acredito que bem antes dos próximos cinquenta anos teremos muitos ciborgues entre nós.

Referências bibliográficas:

1 Robôs Assassinos – Jacó I. Moura – Blog 12 Dimensão – 15 de julho de 2014- Disponível em: https://12dimensao.wordpress.com/category/cerebro-e-mente/

2 -An organic electronic biomimetic neuron enables auto-regulated neuromodulation
Daniel T. Simon, Karin C. Larsson, David Nilsson, Gustav Burström, Dagmar Galter, Magnus Berggren, Agneta Richter-Dahlfors
Biosensors and Bioelectronics
Vol.: 71, 15 September 2015, Pages 359-364
DOI: 10.1016/j.bios.2015.04.058

2 – Neurônio artificial conecta-se a células humanas –  Site:Inovação tecnológica. Disponível em: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=neuronio-artificial-conecta-se-celulas-humanas&id=010180150703&ebol=sim#.VZs5SxtViko – Acesso em 08/07/2015

3 – Imagem retirada do site: 5coisas para viver na excelência – curiosidades sobre o corpo humano – disponível em: http://5coisas.org/5-curiosidades-sobre-o-corpo-humano-anatomia/ – Acesso em 03/09/2015

Interestelar, há muito tempo não víamos um filme assim.

Demorou. Como demorou. Mas um filme assim merecia um post bem feito. Não podia ser às pressas. Se ficou bem feito, não sei. Não queria que fosse tão longo, me perdoem. Procurei fazer em tópicos, dessa forma vocês podem ler aos poucos já que estou demorando tanto para atualizar o blog.

Referências:

Mesmo que alguns achem um absurdo a comparação,é inevitável não se lembrar de 2001 Uma Odisseia no Espaço ao se assistir a Interestelar. O absurdo se deve ao fato de que Christopher Nolan está longe de ser o genial Stanley Kubrick.

O filme foi escrito por Jonathan Nolan e inicialmente seria dirigido por Steven Spielberg, mas acabou sendo dirigido pelo irmão de Jonathan, Christopher Nolan que acabou participando também do roteiro. Christopher dirigiu a trilogia Batman (o cavaleiro das trevas), o excelente Amnésia (Memento) e o intrigante A Origem, que já comentei aqui no post: A origem: cinema e tecnologia, imaginação e arte, subconsciente e geometria, efeitos especiais e inteligência.

https://12dimensao.wordpress.com/2010/08/18/a-origem-cinema-e-tecnologia-imaginacao-e-arte-subconsciente-e-geometria-efeitos-especiais-e-inteligencia/

Nolan não escondeu as referências nas quais se baseou para a direção de Interestelar: 2001 – Uma Odisséia no Espaço (1968), Guerra nas Estrelas (1977), Contatos Imediatos do Terceiro Grau (1977), Alien, o Oitavo Passageiro (1979) e Blade Runner, o Caçador de Androides (1982).

O filme já está disponível para aluguel em várias mídias e para quem não assistiu, mas pretende assistir, avisarei quando for contar alguma coisa que possa estragar uma eventual surpresa (spoiler). As poucas críticas desfavoráveis que ouvi a respeito do filme podem ser resumidas em duas palavras: “cansativo” e “difícil de entender”. Ao meu ver essas são suas maiores qualidades, não exatamente isso, mas explicarei.

Geralmente filmes de ficção científica recorrem a muitos efeitos especiais, muita ação e pouco enredo ou um enredo com pouca profundidade. Interestelar, ao contrário, é longo, tem pouca ação em comparação com a maioria dos filmes do gênero. O filme tem longos diálogos e um enredo complexo que exige certo conhecimento de física, apesar das breves explicações, feitas pelos personagens do filme.

Ficção versus ciência

A dificuldade existe porque o filme aborda os efeitos da Teoria da Relatividade de Einstein e mesmo para quem já ouviu falar, não é um tema tão fácil de digerir. Ainda que você preste bastante atenção, o filme parece dar um nó em nossa cabeça. O diretor não optou pela saída fácil: simplificar demais e distorcer os conceitos para que ficassem mais compreensíveis. Preferiu deixar os conceitos o mais próximo do que a física acredita hoje, correndo o risco de que com isso o filme ficasse “mais difícil”.

Assim como no filme 2001 Uma odisseia no espaço , Interestelar contou com a consultoria de um físico. O filme de Kubrick foi baseado no livro de Arthur C. Clarke que além de escritor era físico e matemático. Clarke participou também do roteiro junto com Kubrick. Já em Interestelar a participação veio com a consultoria do famoso físico teórico Kip Thorne, especialista em buracos negros e gravitação. Thorne já havia contribuído no livro e no filme Contato de Carl Sagan, mas em Interestelar teve uma atuação mais direta, chegando a propor que o filme não tivesse nenhum erro conceitual de física e que a ficção fosse explorada naquilo que a ciência ainda não tem resposta. Thorne participou também da produção do filme.

O que acontece no interior de um buraco negro?  É possível enviar mensagens através da gravidade? É possível juntar a mecânica quântica e a teoria da relatividade obtendo uma Teoria mais geral que permita entender melhor a gravidade?

Esses são alguns dos temas explorados pelo filme de forma excelente e com um rigor científico cuidadoso. Vale a pena ressaltar que nenhum filme tem a obrigação de ser coerente fisicamente. Filmes são obras de arte e nesse sentido o roteirista e/ou diretor não precisa, de forma alguma, se preocupar com as Leis da Física, Star Wars que o diga (basta apenas que a história, seja ela qual for, seja convincente ao espectador, caso contrário estaremos diante de uma comédia, ou de um péssimo filme).

No que se refere a essa fidelidade com a ciência, Kip Thorne só não gostou das nuvens de gelo que aparecem em um determinado planeta do filme, segundo ele, seria impossível tal sustentação. Há também alguns exageros, perfeitamente perdoáveis, para manter certo suspense.

Atores e roteiro:

 

Matthew McConaghey e Anna Hathaway em cena do filme

O filme é estrelado pelos atores: Matthew McConaughey, Anne Hathaway, Michael Caine, John Lithgow, todos atores experientes e com excelente atuação. Uma adorável surpresa é a magnífica atuação da garotinha Mackenzie Foy

( no papel da joven  Murphy). Há ainda a participação de um grande ator cujo nome não aparece nos

créditos e que por isso não vou revelar quem é.

Normalmente um filme de ficção científica e/ou de ação não investe tanto no elenco, quando muito há um ou dois grandes atores. Mas esse não é o caso de Interestelar, pois ele é mais um filme de drama do que de ficção científica. A ciência serve como um pano de fundo para algo muito mais importante que se desenrola na história. Talvez por isso que algumas pessoas, que foram ao cinema esperando explosões, feixes de raios lasers e disputas entre o bem e o mal, se decepcionaram.

Não que o filme seja extremamente parado, pelo contrário, há até bastante agitação, mas não comparada aos atuais filmes de ação, em que mal conseguimos respirar de tantas imagens frenéticas. Apenas para citar um exemplo, o trailer de Interestelar deixava claro que se tratava de um filme futurista, com naves espaciais e viagens entre galáxias. No entanto, o começo do filme fica a primeira meia hora em uma fazenda que parece estar ambientada na década de 50.

Em vários momentos do filme eu fiquei com a sensação de que o diretor iria se render aos clichês e encontrar uma saída fácil ou previsível para o filme, mas felizmente foram apenas ameaças. Diferente do que ele mesmo tinha feito no filme anterior,  “A origem”, em que coloca uma ação excessiva e ao meu ver desnecessária, em Interestelar a dose de ação está na medida certa e é respaldada por um roteiro inteligente.

O tema central do filme é o amor, o amor entre pai e filha. As promessas feitas e quebradas (ou não), as escolhas, a salvação da espécie humana, tudo isso envolvido em viagens espaciais e os conflitos da relação entre o espaço e o tempo.

Para falar mais sobre isso preciso contar algumas coisas sobre o filme, então aconselho a quem não o viu que pare por aqui. Não que isso faça diferença, pois o filme não tem uma “grande surpresa” no final. Não pretendo explicar a física do filme, caso existam dúvidas peço que façam perguntas nos comentários. A ideia é apenas discutir um pouco a forma como o filme trabalha bem com a Teoria da relatividade.

Lá vem Spoiler

(se ainda não viu o filme, melhor assistir primeiro antes de ler o que segue abaixo)

 A Terra está condenada, podemos perceber uma crítica velada ao uso da monocultura e às alterações climáticas. Felizmente não há grandes explicações sobre qual é exatamente o problema que está destruindo as plantações de todos os grãos de nosso planeta. Além disso, tempestades de areia imensas, como as que acontecem atualmente em Marte, são comuns.

Quando tudo parecia perdido os cientistas encontram uma saída, literalmente falando. Uma saída, não apenas de nosso planeta mas de nossa galáxia. Um “wormhole” (buraco de verme) é descoberto nas vizinhanças do planeta Saturno e através dele podemos ter acesso a outra galáxia onde alguns planetas semelhantes à Terra podem ser descobertos.

Wormhole:

 

Um buraco de verme ou buraco de minhoca é uma passagem no espaço-tempo que conecta duas regiões do espaço, como se fosse um túnel que liga duas cidades ou dois países. A diferença é que enquanto o Eurotúnel liga a França e a Grã Bretanha sob o Canal da Mancha, um buraco de minhoca “não está sob nenhum lugar do espaço”, isto é, se pudéssemos entrar em um deles estaríamos “fora do espaço”, como se fosse outra dimensão.

O nome técnico do wormhole é ponte Einstein-Rosen. Esses dois físicos previram que o espaço-tempo pode ser curvado a tal ponto que duas partes do espaço podem se conectar, mesmo estando separadas por uma grande distância.

Vamos com calma, talvez você esteja se perguntado: Mas o que é espaço-tempo?

Segundo a teoria da relatividade nenhuma informação pode se propagar mais rápida que a velocidade da luz no vácuo. Essa aparentemente simples limitação da natureza traz consequências fantásticas, já discutidas nos posts:

Viagem no Tempo – Parte I                                                    

https://12dimensao.wordpress.com/2011/03/27/viagem-no-tempo-%E2%80%93-parte-i/

Viagem no tempo  – Parte II

https://12dimensao.wordpress.com/2011/04/15/viagem-no-tempo-%E2%80%93-parte-ii/

Viagem no tempo III e Cérebro eletrônico IV: Fazendo nossa mente viajar no tempo

https://12dimensao.wordpress.com/2011/07/19/viagem-no-tempo-iii-e-cerebro-eletronico-iv-fazendo-nossa-mente-viajar-no-tempo/

Uma delas é o fato do espaço e do tempo estarem conectados formando o que chamamos de espaço-tempo. Viajar muito rápido no espaço significa também viajar no tempo, o que faz com que o tempo passe de forma diferente para pessoas que estão em referenciais diferentes.

Imagine que o universo possa ser representado por uma bexiga cheia. Dois pontos que estejam em lados opostos da bexiga estariam bem longe um do outro. Então a luz emitida por uma galáxia numa extremidade da bexiga teria que percorrer toda a superfície da bexiga até chegar do outro lado. Agora imagine que alguma coisa aperte a bexiga até que as duas extremidades se grudem por dentro da bexiga. Essa seria a ponte Einstein-Rose. Então, em teoria seria possível ir dessa galáxia a outra instantaneamente, pois dentro do womhole o tempo não passa.

Não se iludam achando que entenderam, nem se desesperem por imaginar que só vocês não conseguem compreender isso. Por mais computação gráfica que os vídeos do “Discovery Channel” usem, por mais convincentes que os cientistas sejam, ninguém consegue enxergar essa deformação do espaço.

O exemplo da bexiga (ou da cama elástica, muito usado em livros de divulgação) são apenas analogias grosseiras para nos ajudar a entender isso. Somos seres que vivem em três dimensões de espaço, não conseguimos enxergar outras dimensões por mais inteligentes que sejamos. O exemplo da bexiga é falho porque a superfície da bexiga possui duas dimensões, quando apertamos a bexiga ela se deforma na terceira dimensão, a qual podemos perceber. Um buraco de minhoca possui três dimensões e provoca uma deformação que somente seria visível a nós se fôssemos seres que vivem em quatro dimensões. Apesar de não ser possível enxergar essa deformação, a matemática fornece a certeza de que isso faz sentido.

Mesmo com a comprovação matemática, não sabemos se os wormholes realmente existem. São apenas especulações matemáticas. Além disso, a previsão é que mesmo que eles existam são microscópicos e instáveis (desaparecem em menos de um segundo).

O wormhole que aparece no filme é um tipo de wormhole calculado por Kip Thorne a pedido de Carl Sagan para o livro Contato. Aquele tipo de wormhole é ainda mais difícil de existir, ele requer condições muito especiais, mas esse é o campo da ficção e isso foi muito bem explorado.

 

Dilatação temporal.

Talvez a parte mais legal do filme Interestelar  seja aquela em que o personagem principal consegue finalmente reencontrar sua filha, mas ela está um pouco diferente. Está bem mais velha do que ele. Ao longo do filme ela deixa de ser uma garotinha para se tornar um mulher. Mas no reencontro deles, ela está com mais de cem anos e o personagem com praticamente a mesma idade. Como isso é possível?

Novamente a resposta está na Teoria de Einstein. Para viajar em alta velocidade (não estou falando aqui de meros 300 km/h de um fórmula-1, ou da “ridícula” velocidade de um caça supersônico, mas de estar próximo da velocidade da luz no vácuo, cerca de 1,08 bilhões de km/h) precisamos de grandes acelerações. Essas acelerações provocarão alterações no ritmo de passagem do tempo. Por exemplo: Quando partículas subatômicas são aceleradas em um acelerador de partículas a 87% da velocidade da luz no vácuo, o tempo de vida delas, medido por nós dobra. Isto é, algumas dessas partículas são instáveis e se desintegram (uma espécie de “morte”), dizemos então que essas partículas possuem uma vida média de “tantos” segundos. Mas ao atingirem 87% da velocidade da luz, esse tempo de vida médio dobra.

Caso as partículas consigam atingir 99,97% da velocidade da luz, seu tempo de vida médio aumenta um fator 40. Se pudéssemos atingir essa velocidade em nossos foguetes um astronauta poderia viver até 400 anos. E se a aceleração fosse ainda maior e ele atingisse 99,997% da velocidade da luz no vácuo, poderia viver mais de 1200 anos.  O mais bizarro desse efeito é que para ele o tempo estaria passando normalmente, ele sentiria a passagem de “apenas” 100 anos (tempo médio de vida que estou considerando ). Ao retornar ao nosso planeta depois de passar um ano à velocidade de 99,97% da velocidade da luz, um astronauta de 40 anos estaria com 41 anos, mas aqui na Terra teriam se passado 40 anos (Caso ele tivesse um irmão gêmeo, este estaria com 80 anos).

Isso não é “apenas teoria” como alguns gostam de falar. Isso é um fato. Há diversas comprovações de que a Teoria da Relatividade prediz de forma consistente essas dilatações temporais. Felizmente vivemos em referenciais de baixa velocidade e por isso ninguém tinha percebido esse efeito até que Einstein resolvesse publicar seus artigos em 1905.

No filme, a dilatação temporal não acontece por causa das acelerações, mas sim devido a outro efeito previsto por Einstein na sua Teoria da Relatividade Geral de 1915. Nela, ele percebe que acelerar e sofrer fortes atrações gravitacionais, são equivalentes. Nas vizinhanças de um buraco negro há um forte campo gravitacional e isso distorce o espaço-tempo da mesma forma que grandes acelerações.

 

Buraco negro

Assim como os wormholes são apenas especulações matemáticas, os buracos negros também eram até meados da década de 80. Hoje em dia a existência desses corpos celestes é quase certa, e inúmeras provas indiretas de sua existência já foram detectadas.

Antes mesmo que Einstein tivesse nascido, o genial Pierre Simon Marques de Laplace já havia pensado na possibilidade da existência de uma estrela com gravidade tão forte que nenhum corpo conseguiria sair de sua órbita, nem mesmo a luz.

Essa ideia está ligada ao conceito de velocidade de escape. Sabemos que ao jogar um objeto para cima ele retorna após certo tempo, devido à força da gravidade. Quanto mais velocidade colocarmos na saída mais tempo o objeto demorará em voltar. No entanto a força da gravidade diminui quando nos afastamos do centro do planeta. Quanto maior for a altura, menor será a força. Conclusão: se conseguirmos atingir uma tal velocidade, que o objeto consiga atingir uma determinada altura onde a força seja pequena, ele poderá escapar da gravidade do planeta. Essa é a velocidade de escape.

No caso da Terra essa velocidade é de cerca de 11 km/s, aproximadamente 40.000 km/h. Essa é a velocidade que os satélites artificiais precisam atingir para entrarem em órbita em torno da Terra. Aumentando-se a velocidade, aumentamos o raio da órbita até conseguirmos escapar totalmente da gravidade do planeta.

Laplace calculou que se uma estrela tivesse certa quantidade de matéria concentrada em certo volume, teria uma velocidade de escape maior que a velocidade da luz e assim nem a luz conseguiria escapar dessa estrela.

Concepção artística de um buraco negro

Após a Teoria da Relatividade foi possível entender como uma estrela é formada e como se dá sua “morte”. Entre alguns fins possíveis está a formação de um buraco negro. Após uma violenta explosão, o resto de matéria da estrela poderia ficar confinado em um raio tão pequeno que a gravidade dobraria o espaço sobre si mesmo, criando um buraco negro.

O próprio Einstein achou que isso provavelmente não seria possível. Mas em 1987 o astrônomo Ian Shelton e o astrônomo amador Albert Jones descobriram a primeira explosão Supernova , dando credibilidade aos modelos estelares propostos (obs.: haviam registros históricos do aparecimento de estrelas chamadas de novas ou supernovas em séculos anteriores).

Com o aperfeiçoamento dos telescópios e principalmente após o lançamento do telescópio espacial Hubble várias imagens reforçaram a certeza de que buracos negros realmente existem. No entanto como eles não permitem que a luz escape deles, não podemos detectá-los com imagens visíveis aos nossos olhos. Mas podemos perceber estrelas orbitando regiões “escuras” ou ainda percebemos a emissão intensa de raio- x , que ocorrem devido a forte atração de matéria para dentro do buraco negro.

Voltando ao filme, Gargantua é um buraco negro em rotação, que está próximo de um dos planetas a serem averiguados pelos personagens do filme. Como a gravidade próximo a um buraco negro é imensa, rodeá-lo significa ficar sujeito a acelerações monstruosas, e dessa forma sujeitos a uma dilatação temporal enorme.

Rodear o buraco negro daria a nave energia suficiente, mas causaria esse efeito indesejado, por isso essa ideia foi descartada de inicio. Mesmo assim ao entrarem no planeta que estava próximo de Gargantua, sofreram esse efeito, pois cada hora no planeta custou 7 anos da Terra. Quando retornaram a nave mãe, o cientista que havia ficado nela estava 21 anos mais velho que eles.

Após todo o problema que o ator misterioso causa, o personagem principal se vê na obrigação de orbitar Gargantua, e isso custou a ele mais várias dezenas de anos terrestres.

Ondas gigantes

Da mesma forma que a Lua cria o efeito das marés em nosso planeta, Gargantua cria marés imensas naquele planeta, o que causa ondas gigantes que proporcionam uma das cenas mais impressionantes do filme.

Hipercubo e as outras dimensões

Essa é a parte mais ficcional do filme, após ser tragado pelo buraco negro, nosso “herói” consegue sobreviver sem ser esmagado. Apesar disso ser pouco provável, Kip Thorne se baseou na mesma ideia que tinha usado para o wormhole, um tipo especial de buraco negro cuja força gravitacional atuaria somente em algumas direções, permitindo sua entrada sem o famoso efeito espaguete ( a gravidade de um buraco negro é tão forte que se nos aproximássemos dele mergulhando de cabeça, a diferença de força entre nossa cabeça e nosso pés seria tão grande que nos esticaria até nos despedaçar completamente).

A física ainda não tem resposta (e talvez nunca venha a ter) sobre o que acontece no interior de um buraco negro. A Relatividade e a Física Quântica dão respostas contraditórias sobre o que ocorre lá dentro.

Uma teoria que consiga unir esses dois pilares ainda não existe (é o que a filha de nosso herói consegue) e com isso o roteirista pôde brincar com algumas especulações matemáticas interessantes.

No filme o personagem vai parar no interior de um hipercubo. Um hipercubo é uma figura geométrica de n-dimensões. Se n = 2 temos um quadrado, n=3 um cubo, n= 4 um tesseracto, e assim por diante. Menciona-se que naquele local existem cinco dimensões, mas não dizem se isso significa 4 dimensões de espaço e uma de tempo ou cinco dimensões de espaço.

A tentativa de representar em uma tela bidimensional algo que tem cinco dimensões ficou, a meu ver, incrível. A ideia é que estando em outras dimensões podemos visualizar ao mesmo tempo vários ângulos e várias cenas.

Além disso, na teoria das supercordas (uma tentativa de unir a relatividade e quântica) acredita-se que a gravidade seja a única força física que possa transitar entre as várias dimensões. Dessa forma o personagem consegue passar uma mensagem para ele mesmo e depois para a filha só que em um tempo passado. Algo muito difícil de conceber mas que possui respaldo nas mais novas teorias científicas. A passagem linear do tempo pode ser apenas uma ilusão nossa. Talvez passado presente e futuro possam coexistir em algum “lugar”.

Finalizando?

A ideia não era explicar a física do filme. Acho que me empolguei demais e acabou ficando um texto muito longo para os dias de hoje. Mas se você conseguiu chegar até aqui agradeço a consideração e aceito de bom grado criticas e sugestões.

Espero que tenham gostado, ou que gostem do filme como eu gostei. É muito bacana quando conseguimos unir duas coisas que aparentemente parecem tão diferentes: a ciência e a arte. O pensamento racional e a imaginação.

Essas separações bobas que fazemos, acabam virando “verdades” e muitas vezes nos impedem de ir mais longe. Vamos quebrar essas amarras.

PS.: ainda poderia discutir o enredo do filme como um todo, não do ponto de vista da ciência. Mas isso é melhor quando feito em mais pessoas, fica então o poema, citado por um dos personagens, escrito pelo poeta Gales Dylan Thomas. (Obrigado Lauren).

Dylan Thomas

Referências:

 AdoroCinema http://www.adorocinema.com/filmes/filme-114782/

Para saber mais sobre buracos negros, viagens no tempo, relatividade :

O futuro do espaço-tempo ( Stephen Hawking; kip S. Thorne; Igor Novikov; Timothy Ferris; Alan Lightman; Richard Price – Cia das Letras)

O tecido do cosmo – O espaço, o tempo e a textura da realidade (Brian Greene – cia das letras)