ciência

Teoria de Tudo

universo

O imenso desenvolvimento científico dos últimos séculos reduziu o interesse pela metafísica, pelas religiões e pelo incognoscível. Um mundo envolto em sobras e mistério gradualmente foi se transmutando em uma terra de certezas e de fenômenos plenamente explicáveis. O espírito de nosso tempo nos informa que os fenômenos inexplicáveis provavelmente serão desvendados com a evolução do saber científico.

É nesse contexto que o homem segue sua busca por uma teoria única que seja aplicável a qualquer situação. Como se sabe, a física quântica descreve de modo formidável o que ocorre no mundo microscópico. E a física quântica convive bem com o eletromagnetismo (que gerou a eletrodinâmica quântica) e com as forças nucleares forte e fraca.

Dos quatro campos de força plenamente conhecidos, o chamado modelo padrão (Standard Model) conseguiu reunir, em uma só teoria, a física quântica às forças nucleares forte e fraca. Não há físico importante do século XX que não tenha tentado incluir as forças gravitacionais a esse modelo, em algo que ganhou o nome de Teoria de Tudo.

Einstein foi o grande físico do século XX. Além dos famosos quatro artigos publicados em 1905, sua teoria da relatividade geral é algo que só poderia sair de uma mente brilhante. A gravitação universal de Isaac Newton funcionava bem até então e ninguém pensava que ela precisava de ajustes. Não havia experimento que indicasse alguma incorreção em seus pressupostos e em sua formulação, ainda que a teoria do éter de Newton e a ação da distância da gravitação fossem conceitos que nos escapassem.

Mas Einstein teve acesso à matemática riemanniana, uma elegante formulação que lhe permitiu trabalhar com maior número de dimensões. Como a relatividade especial já havia revelado que o tempo poderia se modificar em função da velocidade do observador, talvez fosse necessário tratá-lo dessa forma em uma teoria da gravitação. Apropriando-se dessa ferramenta matemática e utilizando-se das métricas já desenvolvidas pelos estudiosos de matemática pura, Einstein desenvolveu uma teoria absolutamente inovadora, relacionando os campos gravitacionais à geometria e, o insight mais conhecido, relacionando a massa à energia, na famosa equação E=mc².

O desenvolvimento da relatividade geral foi um feito para a ciência. Ela abrangia a gravitação universal de Newton e conseguiu prever a ação da gravidade sobre a luz, algo até então impensável. Apesar de seu sucesso, a próxima ambição seria unir a relatividade geral à física quântica. Mas tarde, o objetivo passou a ser unir o modelo padrão à gravitação. Einstein passou o resto de sua vida atrás disso. Nunca conseguiu sequer se aproximar de uma teoria de tudo.

Stephen Hawking especializou-se no estudo de buracos negros, que são objetos extremamente massivos que provocam a atração de toda massa que dele se aproxima. Eles são chamados negros, pois deles nem a luz consegue escapar. O interesse em seu estudo se deve ao fato de que, nas bordas dos buracos negros, a força gravitacional é tão forte que pode se equalizar à força quântica.

A maior dificuldade é conseguir obter dados diretamente dos buracos negros, pois qualquer informação que tenhamos dele é indireta, por meio das radiações emitidas pelos corpos que serão absorvidos pelo seu campo gravitacional. Apesar de Hawking ter avançado muito nessa área, não só os buracos negros, mas também o universo, continuam sendo um mistério.

Para muitos, os buracos negros são portas de entrada para outros universos. E os quasares, as portas de saída. A recente descoberta da enigmática matéria escura nos faz retroagir acerca das certezas que tínhamos há trinta anos. Mais recentemente, é a energia escura que mobiliza os cientistas, pois ela é a maior constituinte do universo, desconhecida, mas necessária para explicar a contínua expansão do universo. No cenário atual, os saltos promovidos por Einstein e Hawking nos levaram a uma encruzilhada de matéria e energia escuras. Nossas certezas de alguns anos atrás gradualmente se transformaram em dúvidas. Com isso, há campo aberto para as especulações de toda ordem.

A epistemologia nos ensina que quando diversos fenômenos passam a não mais ser explicados pela teoria, o erro não está no fenômeno. Minha intuição é a de que está chegando o momento em que aparecerá uma nova teoria para descrever o universo. É isso ou voltar a acreditar no mundo mágico e nos universos paralelos. Você, aporético, o que prefere?

Gustavo Theodoro

Filosofia e Ciência

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Kant levou dez anos para escrever sua obra mais importante: a Crítica da Razão Pura. Uma vez publicada, o autor percebeu que muito raramente foi compreendido e que, por vezes, foi elogiado por características não presentes em sua obra. Para lidar com a opinião pública, Kant escreveu um segundo livro, muito mais enxuto, com o sugestivo nome prolegômenos a toda metafísica futura que possa de apresentar como ciência. Com essa obra, ele pretendia desfazer alguns equívocos de interpretação incorridos na análise contida em sua primeira crítica.

Esse segundo livro evidenciou uma questão que atormentou filósofos e pensadores até há pouco tempo atrás: será a metafísica, será a filosofia uma ciência? Ou não estaríamos diante de algo incognoscível, cuja comprovação seria a falta de evidência de evolução consistente do conhecimento acumulado?

A ciência se firmou, nos campos da matemática, física e química, como um conjunto de saberes estruturados que têm como referências a realidade tal como ela é. A queda controlada de um objeto, a reação química, a demonstração probabilística, toda essa ciência se escora em experimentos realizados. A confirmação da ciência produzida se dá quando leis ou equações têm potencial de prever comportamentos futuros. Quando o conhecimento é finalmente sedimentado, ele deixa o campo da ciência e passa a habitar o campo da técnica.

Portanto, ciência pressupõe apreensão do mundo tal como ele existe, redução dos fenômenos a descrições mais genéricas capazes de explicar outras situações e possibilidade de reprodução do experimento por qualquer outro grupo. Para que seja científico, o experimento deve ser reproduzível. As teorias científicas mais abrangentes, que se aplicam a maior número de casos, são as de maior repercussão e que atingem de forma mais completa os objetivos da ciência.

O que se nota do estudo da Metafísica – fato esse que não fugiu à observação de Kant – é que cada filósofo construiu a sua no decorrer dos séculos, refutando o conhecimento anterior e propondo novos caminhos. Como então algo que exigiu tanto de mentes tão ilustres pode não ter o status de ciência?

Kant, como se sabe, era um estudioso da razão humana e nunca pretendeu responder a questões fora de nosso alcance, como, por exemplo, tentar entender como seria o objeto independentemente de nossa existência, ou seja, como descrever algo sem nos utilizarmos de nosso material sensível ou, em termos filosóficos, nunca se preocupou em saber do que se tratava a coisa-em-si.

Talvez por isso, para Kant, a Metafísica não poderia ser considerada uma ciência, visto que a razão sozinha não era capaz de dar os atributos que uma ciência necessita, universalidade e necessidade. Como Nietzsche não cansou de demonstrar, apesar da potência de sua filosofia, Kant é, muitas vezes, contraditório. Quanto à Metafísica a situação não é muito diversa: apesar de insistir na inaplicabilidade de recorrer à ela para resolver os problemas da moralidade, Kant se viu obrigado a fazer uso da Metafísica para fazer valer seus imperativos categóricos.

Nos dias atuais, qualquer pseudociência – como homeopatia, acupuntura e astrologia – utiliza linguajar científico como técnica de mimetização, para se apropriar do status da ciência aumentando seu próprio valor. Acredito que, no campo da filosofia, tal expediente seja desnecessário. Ainda que não se apresente como ciência, a investigação das coisas e do ser é necessária para parte da humanidade, mesmo que dela não resulte aplicações práticas. É certo que Kant, cujo objetivo era “apenas” desvendar os limites da razão, foi talvez o que mais tenha avançado no campo das atividades práticas humanas. Ainda assim, mesmo que o resultado da investigação a aproxime do campo da utilidade, isso não é suficiente para que a Metafísica usufrua do status de ciência.

Gustavo Theodoro

Considerações sobre a Verdade II

Que mundo existiria se não existíssemos? São as coisas como as percebemos ou há algo nelas de intrínseco, que independe de nossa presença? Questões como estas são matéria da filosofia há milênios. O mundo tal como o percebemos foi descrito como o mundo das aparências por Platão, das representações (Vorstellungen) por Shopenhauer, dos fenômenos (Ercheinungen), por Kant. Outros filósofos deram a este mundo outros nomes, o que revela o imenso interesse no mundo tal como ele é, na busca da coisa-em-si, independente do olhar humano.
A ciência, desde o Iluminismo, tenta descrever o mundo, de certo modo, de forma a independer da presença do espectador. Assim, os resultados decorrentes das experiências científicas podem ser reproduzidos por qualquer outro cientista.
Foi nesse ambiente que Kant admitiu a existência da coisa-em-si, do objeto existente por si próprio, mas deixou esta questão de lado, sendo ele, sob muitos aspecto, mas muito em decorrência deste posicionamento, o mais político dos filósofos. O abandono da metafísica deixou seu tempo livre para tratar da racionalidade, inclusive em suas consequências para a vida prática.
A ciência do século XX, no entanto, trouxe algumas questões que lançam uma dúvida sobre a suposta não interferência do observador no objeto observado, que foi a premissa da ciência a partir do século XVIII.
Com o advento das pesquisas em pequenas partículas (partículas elementares), uma nova teoria foi proposta para explicar o mundo dos quanta, a física quântica. Se por um lado o resultado das experiências era surpreendentes, igualmente surpreendente era a teoria proposta.
A nova teoria propunha algumas premissas extremamente contra-intuitivas: que as partículas ora se comportavam como partículas ora como ondas (dualidade onda-partícula); que era impossível conhecer com precisão sua posição e velocidade (princípio da incerteza de Heisenberg); e a mais interessante para este texto, a influência do observador no objeto observado.
Esta questão da influência do observador no objeto, aliada à incerteza das medidas e às descrições probabilísticas propostas pela física quântica, proporcionou debates científicos de grande interesse na metade do século passado. Einstein, que combatia com paixão a física quântica, disse a célebre frase: Deus não joga dados.
Há uma experiência descrita por Feynman que evidencia todas estas questões de forma bastante elementar. Imagine um canhão que atira elétrons contra uma antepara com dois furos. A experiência nos mostra que se emitíssemos ondas eletromagnéticas em direção à antepara, o resultado seria uma imagem de vales e picos cujo pico dominante estaria posicionado entre o furos da primeira antepara.
A surpresa da experiência envolvendo elétrons é que, neste experimento, ao invés de formar picos posicionados na frente de cada um dos furos (o que seria o comportamento típico das partículas), a imagem formada parece indicar que, neste caso, os elétrons estão se comportando e interagindo como onda. A imagem abaixo descreve adequadamente o fenômeno*:

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Mas isto não é tudo. Se o canhão de elétrons reduzir sua produção de forma que ele emita um único elétron de cada vez, a imagem à direita permanece a mesma. Como não sabemos por onde o elétron passou (se pelo furo A ou B), é como se o elétron tivesse passado pelos dois furos, tendo como resultado a mesma figura mostrada acima.
Nosso senso lógico nos diz: mas o elétron não pode passar, ao mesmo tempo, pelos dois furos. A resposta dada pela física quântica para esta questão é a de que ele pode sim, desde que, naquele momento, esteja se comportando como onda.
O observador, no entanto, não ficou satisfeito com essa explicação e tentará enviar um fóton para descobrir, afinal, por onde o elétron passou. Ao fazer isso, o sucesso do observador é parcial. Ao emitir um fóton, é possível descobrir por qual furo o elétron passou: A ou B. No entanto, a figura resultante do experimento já não é esta e sim uma curva normal em torno do furo A ou B.
Ao descobrir por onde o elétron efetivamente passou, não há mais a interferência e o elétron, ao passar da fenda, acaba se direcionando para um dos pontos da segunda antepara. Executando o experimento repetidas vezes, o que se observa são duas curvas tal como mostrado na figura abaixo:

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É o princípio da incerteza agindo, impedindo o observador de ficar à margem de seu experimento. Se o observador pretende conhecer exatamente o percurso do elétron, ele precisará intervir no experimento de uma maneira que alterará o resultado. Portanto, sem o observador, o elétron passa, ao mesmo tempo, pelas duas fendas. Ao tentar descobrir a trajetória do elétron, o observador acaba interferindo em seu percurso.
Se este fato fosse do conhecimento dos filósofos do passado, é possível que a metafísica não tivesse desaparecido dos debates filosóficos. Se eu me permitisse extrapolar estes resultados – o que não é recomendável – poderia chegar à mesma conclusão de Kant: de que a coisa-em-si é inalcançável, não significando isto que ela não exista. Talvez estejamos mesmo voltando a Platão que percebeu que a verdade existe, mas reconheceu a impossibilidade de todos termos acesso a ela. Sei que isto parece um pouco distante de nossos objetivos ao iniciar este debate – que é discutir a verdade na política -, mas penso que é impossível estar no mundo sem nos darmos conta da enorme herança de que dispomos. Conhecer um pouco desta herança nos ajuda a encontrar nosso lugar no mundo.
Gustavo Theodoro
*As figuras deste texto foram obtidas de texto de Osvaldo Pessoa Jr.