Archive for setembro, 2011


Esta semana foi noticiado que experiências transferindo partículas entre dois laboratórios de física, o CERN (na Suiça) e em Gran Sasso (na Itália), distantes 732 km, mostraram que essas partículas, os neutrinos, viajaram com velocidades superiores à da luz, cerca de 300.000 km/s.

Tal observação desafia a teoria da relatividade restrita de Einstein, formulada em 1905, que informa que a velocidade da luz é um limite universal, uma constante, e que qualquer partícula ou onda não poderá viajar além deste limite.

Cientistas brasileiros como Marcelo Gleiser, Alexandre Cherman e Ernesto Kemp não acreditam que as medições estejam corretas e que existe um erro sistemático afetando todas as 15.000 medidas efetuadas mas que, se por acaso for descoberto que essas medidas estão corretas, abre-se uma importante precedência na teoria da relatividade. Essa ruptura permite desdobramentos imprevisíveis como por exemplo, viagens no tempo e o envio de informações para o passado como no filme “Déjà Vu” estrelado por Denzel Washington em 2006.

Uma das possíveis consequências que eu pesquisei é o fortalecimento dos princípios da mecânica quântica, proposta por Niels Bohr e Heisenberg em 1925, no que se refere à teoria da não-localidade, através da qual se afirma que quando um determinado fenômeno ocorre no universo ele poderá afetar instantaneamente outros sistemas localizados em qualquer distância.

Esse é apenas um dos muitos pontos afirmados por essa teoria que desafiam a intuição e a ciência clássica e nos aproximam de temas filosóficos e espirituais.

Desde a década de 60 diversas experiências foram feitas e fornecem fortes evidências de que um evento quântico em um local pode afetar um evento em outro local, sem nenhum mecanismo óbvio para a comunicação entre os dois locais de modo que para duas partículas, parece que algo que acontece para uma delas pode se propagar instantaneamente para a outra; isso é conhecido como “não localidade”.

Para apoiar essa teoria existe o teorema de Bell (1965) baseado na teoria do físico David Bohm (1952), que fala de uma realidade na qual uma causa pode se propagar instantaneamente, que existe uma realidade física, com “variáveis ocultas”, que ninguém jamais pode observar diretamente. O teorema de Bell foi comprovado pela primeira vez em 1972 por John Clauser, de Berkeley e o físico francês Alain Aspect (1982), realizou o experimento proposto por Bell, e descobriu que sob certas circunstâncias, partículas subatômicas como os elétrons são capazes de instantaneamente se comunicar uns com os outros não importando a distância entre eles, podem ser 5 metros ou 5 milhões de kilômetros. De alguma forma uma partícula sempre sabe o que a outra está fazendo.

O problema com esta descoberta é que ela coloca em questão a afirmação de Einstein que nenhuma comunicação pode viajar mais rápido do que a velocidade da luz. E como viajar mais rápido que a velocidade da luz é o objetivo máximo para quebrar a barreira do tempo, este fato tem feito com que muitos físicos tentem encontrar explicações para mostrar que existe um erro nas demonstrações de Aspect.

A descoberta do laboratório CERN pode, entretanto, reforçar o princípio da não-localidade e aproximar ainda mais a Ciência e a Filosofia, e fortalecer diversos conceitos religiosos nos quais muitas pessoas acreditam, mesmo sem conhecer física quântica.

Um exemplo simples é uma pessoa que acredita que poderá impedir ou fazer acontecer um determinado efeito através da força do pensamento, ou da fé, ou da oração. Independentemente destas teorias se aplicarem ou não ao caso, isso mostra que o ser humano tem intuitivamente uma noção de “não localidade” ao acreditar que seu pensamento pode viajar até o objeto proposto “a tempo” de influenciar um acontecimento.

Um experimento mental é um raciocínio lógico partindo de alguma hipótese, teoria ou princípio e que é feito sem requerer um meio físico para prova-lo.

São utilizados quando não é possível concretizar um experimento ou quando nenhum meio físico é realmente necessário para chegar às suas conclusões. Eles surgiram na filosofia praticada pelos gregos, e são usados até hoje em dia em diversas avaliações científicas para demonstrarem uma verdade ou para provar se as premissas iniciais são falsas, caso em que se chega a um paradoxo que leva a uma situação impossível ou altamente improvável. Além da filosofia, existem experimentos mentais em matemática, biologia, ciência da computação e na física, entre outros campos do conhecimento.

Na série de seis posts sobre a existência de Deus existem alguns experimentos mentais sendo que o mais relevante, na minha opinião, é a demonstração de que o ser humano, se for formado exclusivamente por matéria e, na verdade um robô (….!!!). A diferença entre um ser humano e um robô, é muito clara para nós, que não somos robôs, mas assumindo uma premissa inicial materialista fica evidente o paradoxo e percebe-se que ela não é totalmente verdadeira.

Para que fique explicado com simplicidade o que é um experimento mental, convido o leitor que não conhece física a provar que dois corpos caem com a mesma aceleração e tem sempre velocidades iguais se cairem juntos. Isso é um assunto interessante, porque uma boa parte das pessoas para quem você fizer esta pergunta irá dizer, baseada em sua intuição, que os corpos mais pesados chegam primeiro ao chão e os corpos mais leves chegam depois. Aliás, não tirei 10 em uma prova de ciências aos 11 anos porque a professora ensinou isso em sala de aula e foi contradita por mim, então ela colocou essa questão na prova para reafirmar o que ensinou errado …

Vamos então ao famoso experimento mental realizado por Galileu Galilei em seu “Discorsi e Dimostrazioni Matematiche” no ano de de 1628, enunciado porém com nossas próprias palavras.

Intuição: jogamos uma bola de papel pela janela e uma bola de chumbo e vemos que a bola de papel cai por último. Nossa intuição está correta ?

Hipótese: por causa dessa intuição vamos colocar então a hipótese de que corpos mais pesados são mais velozes do que corpos mais leves e portanto, ao serem jogados da janela de um prédio chegam primeiro ao solo.

Teste proposto: Vamos supor que um corpo pesado, uma bolinha de chumbo, seja empurrado do parapeito da janela localizada no décimo andar, para baixo de modo que não tenha uma velocidade inicial, isto é, sua velocidade ao ser jogada seja zero e vá crescendo até chegar ao chão. No quinto andar, em outra janela, vamos medir a velocidade da bolinha, por exemplo ao cruzar dois sensores separados ou medir com um radar.
A mesma coisa vamos fazer para o corpo mais leve, uma bolinha de plástico do mesmo diâmetro, e então comparar as velocidades. Para evitar o efeito do vento isso vai ser feito dentro de um tubo de acrílico muito grande, que vá da janela até o chão. Para eliminar o efeito do atrito com o ar vamos usar bolinhas iguais, porém feitas com material diferente e ambas recobertas com uma fina camada de tinta.

Antes porém de comprar os materiais e chamar os amigos, decidimos então fazer uma simulação, ou “experimento mental”, conforme abaixo.

Se colássemos as bolinhas uma na outra e jogássemos, ao medir a velocidade de ambas na passagem pelo quinto andar só poderá haverá uma velocidade, porque as bolinhas estão ligadas (se as velocidades fossem diferentes a cola teria se rompido porque surgiria uma força de separação entre as bolinhas). Que velocidade iremos medir então ?

Simples: A mais pesada irá arrastar a mais leve e a mais leve irá atrapalhar o movimento da mais pesada de modo que a velocidade do conjunto será intermediária entre a mais leve e a mais pesada. Para tirar qualquer dúvida basta amarrar numa corda duas pessoas, uma que anda e outra que corre e observar que ao final nem a primeira correrá tanto nem a segunda andará tão devagar, a menos que a primeira pessoa aumente a força aplicada, de modo a manter a mesma velocidade que tinha antes. Para as duas bolinhas separadas ou ligadas não faz sentido imaginar que a força que age sobre elas e as faz cair seja mudada por causa disto, então a velocidade do conjunto deverá ser menor.

Uma vez que partimos da premissa que os corpos mais pesados caem mais rápido do que os corpos mais leves somos forçados a concluir que a velocidade das bolinhas ligadas tem que ser maior porque a massa do conjunto aumenta. Temos assim um paradoxo, ou uma impossibilidade. A mesma premissa faz com que a bolinha de chumbo sozinha seja mais rápida do que a bolinha de chumbo ligada a um material mais leve e ao mesmo tempo o conjunto deveria ser mais rápido porque sua massa é maior do que a bolinha sozinha. Assim, cancelamos o experimento antes de que ele começe, não precisamos dele porque fica claro que as velocidades não podem ser diferentes.

Através deste experimento mental Galileu chegou a um absurdo lógico e concluiu que todos os corpos, independentemente de sua massa, caem com velocidades iguais porque a aceleração provocada pela força da gravidade é igual, mesmo assim teve que demonstrar isso aos céticos no célebre experimento realizado no alto da torre de Pisa (na verdade, diz-se que isto é uma lenda, não ocorreu de fato..).

E quanto à nossa intuição inicial ? Bem, como não temos qualquer intuição de coisas que ocorrem no vácuo, quando jogamos a bola de papel e a de chumbo iremos ver que a de chumbo irá cair primeiro, mas isso ocorre por causa do efeito do ar, da resistência e do empuxo (força para cima que mantém um enorme e pesado balão voando) mas se o experimento fosse realizado no vácuo veríamos que as duas cairiam ao mesmo tempo, ou poderíamos utilizar o experimento que imaginamos, com uma precisão um pouco menor.

Para simplificar, se você ainda não está satisfeito, basta colocar um pratinho embaixo das duas bolinhas (o que cancela o efeito do atrito) e joga-las do alto de uma pequena escada e observar que o pratinho vai cair com as duas bolas juntas e a mais pesada não tentará virar o pratinho para baixo.

Na revista Scientific American Brasil deste mês (setembro 2011) a matéria de capa que leva o título deste post me chamou a atenção, porque havia recentemente postado o “O Limite da Ciência: יהוה” e o “Princípio da Incerteza no Multiverso” e então comprei a revista.
Achei a matéria muito bem escrita, com clareza, objetividade e uma boa tradução.

Outro ponto que me chamou a atenção foi relativo à franqueza, seriedade e humildade do cosmólogo George F. R. Ellis da University of Cape Town, especialista em Relatividade Geral e co-autor com Stephen Hawking do livro “The Large Scale Structure of Space Time” (1975).

Retomando a definição de Multiverso do post “O Vácuo Quântico” temos um conjunto de Universos formados em seu interior, como bolhas que “aparecem” em função das interações existentes, que tem um determinado tempo de duração. Importante dizer que essa teoria é aceita na Cosmologia de modo geral, e que existem muitas variações sobre esse tema como por exemplo a idéia que cada universo tem sua própria composição e distribuição de matéria (ou anti-matéria) e partículas atômicas próprias de modo que as leis da física de uns não se apliquem necessariamente aos outros. Há quem afirme também que a quantidade desses universos tende ao infinito, que podem existir junto ao nosso mas em ondas quânticas diferentes e que em muitos deles existem condições possíveis para a formação de vida e em outros, devido à uma alta concentração de energia, a vida não é possível.

Como afirma porém Ellis, existe um princípio de incerteza que impede de imediato o amadurecimento de algumas teorias, que ele expressa nas seguintes frases ao longo do texto:

“O problema é que nenhuma observação astronômica será, jamais, capaz de enxerga-los”.
“Não acredito que a existência desses universos tenha sido provada, ou mesmo que venha a ser”.
“Não sabemos o que realmente acontece porque não temos informação sobre essas regiões…. e jamais teremos”.

Essas observações concordam com as nossas, no caso, aplicadas à uma comparação entre a ciência e a metafísica:
“O Multiverso proposto pela ciência, ao ser modelado, descreverá parte daquilo que é יהוה e, ao mesmo tempo, nunca poderá ser inteiramente conhecido, porque é inobservável”.

Outro ponto interessante do texto:
“Um fato notável sobre nosso universo é que as constantes físicas tem exatamente os valores necessários para permitir estruturas complexas incluindo seres vivos”;
”Se o universo é apenas um de uma espécie, aquelas propriedades parecem inexplicáveis. Como podemos entender por exemplo, o fato de que a física tem precisamente aquelas propriedades altamente restritas que permitem a vida existir ?”.

No caso, a teoria do Multiverso foi criada justamente para justificar essa enorme improbabilidade, sem ter que se admitir a existência de um Criador, porque quanto maior a existência de universos, especialmente se forem em número infinito, mais simples é assumir a nossa própria existência. Ellis porém estabelece uma crítica contundente quanto a isto “No caso do Multiverso, estamos supondo a existência de um número enorme, talvez até infinito, de entidades inobserváveis para explicar apenas um universo existente” (o nosso !!). “Não passa nem perto da crítica do filósofo inglês do século XIV, William de Ockham que “entidades não devem ser multiplicadas além do necessário”.

Essa observação é concordante com a nossa no post citado: “O simples fato de ainda faltar massa a ser descoberta para justificar uma nova contração com os modelos existentes e ter que se assumir um Universo que se expande indefinidamente até a morte leva alguns cientistas ao desespero de buscar a todo preço explicações ……. para a ciência torna-se obrigatório encontrar um modelo “auto-suficiente” que não dependa de um aparecimento e de um desaparecimento !!!”.

Outro ponto que chama a atenção quanto ao “desespero científico” em tentar explicar o que pode ser inexplicável pode ser resumido por Ellis conforme abaixo:

“Pelo fato de as teorias envolvendo um Multiverso poderem explicar quase tudo, qualquer observação pode ser acomodada por alguma variante da teoria. As provas propõem que devemos aceitar a explicação teórica em vez de insistir em testes observacionais. Mas testes como estes tem sido, até hoje, a exigência central do empreendimento científico e abandona-los é um grande risco. Se afrouxarmos a exigência de dados sólidos, enfraqueceremos a razão central do sucesso da ciência nos últimos séculos”.

Finalmente, ele acrescenta que há outras explicações, como de que nosso universo é um puro acaso, ou que ele tenha sido criado por um propósito ou intenção de alguma existência adjacente. “Se o Multiverso existe ele veio à luz por necessidade, acaso ou propósito ?”. Isto é exatamente o ponto central de nosso post “O Limite da Ciência: יהוה” onde entendemos que não somente postular a existência de Deus é possível como também coerente e tão inobservável quanto muitas das teorias científicas atuais, mas que deve ser tratada no campo filosófico, caracterizando então “o limite da ciência”.

Ellis arremata que os testes empíricos são o ponto central da ciência e, assim, voltamos ao princípio da incerteza, acaso isso não possa ser feito e chegamos à conclusão de Marcelo Gleiser de que a ciência jamais será capaz de explicar a realidade por completo.