Ciência a jato

Manual para curiosos de todas as espécies
Uma pretensiosa compilação de descobertas científicas
Lia Brum

Se você procura uma maneira de se preparar para ganhar um milhão de reais em um jogo de perguntas sobre conhecimentos gerais, Alan Axelrod fornece a solução. Em Ciência a jato , o escritor enumera 202 fatos científicos, desde a Antigüidade até o ano de 2002, de olho em quem deseja rechear seu repertório nessa área. Com uma linguagem simples, o livro pode ser devorado com facilidade. Porém, se você pretende compreender o desenvolvimento da ciência ao longo da história, a obra deve ser encarada apenas como um agradável ponto de partida.

Logo na capa da edição brasileira e na introdução, o autor já deixa bem claro o seu objetivo: Ciência a jato se propõe a mostrar a ciência historicamente e a revelar somente o necessário a um cidadão comum para que demonstre uma boa cultura geral. Essa intenção nutre a idéia de um conhecimento de fachada: o sujeito decora as mais diversas datas e nomes, e quando os cita, passa a impressão de que sabe de variados assuntos. Contudo, não consegue explicar os fatos nem estabelecer relações entre eles.

Para fornecer esse saber superficial, Ciência a jato funciona perfeitamente. Apresenta descobertas que vão desde o uso controlado do fogo pelo homem até a criação de um olho animal a partir de células-tronco. Tudo em ordem cronológica e de forma breve: cada item não ocupa mais do que quatro páginas e, muitas vezes, são empregadas expressões como “é bem provável”, “supõe-se” e “acredita-se” para esclarecer fenômenos. Se absorvidos sem questionamentos, os dados expostos não são aprendidos e correm o risco de ser esquecidos rapidamente.

Por outro lado, Ciência a jato prova ter virtudes ao enfatizar, ao longo de suas 364 páginas, a curiosidade dos cientistas e o seu inconformismo em relação a dogmas como estopim para seus estudos e invenções. Essa ênfase faz com que o leitor se envolva em indagações e passe a questionar o conteúdo do próprio livro. Vista dessa forma, a obra pode se transformar em um excelente estimulante para a busca de explicações mais aprofundadas sobre os fatos mostrados.
Além disso, Axelrod mantém um texto sem termos técnicos e fácil de ler inclusive por aqueles que resistem à “chatice” da ciência. Assim, muita gente pode descobrir, de forma prazerosa, que conveniências consideradas naturais hoje em dia – como a agricultura, o telefone e as cirurgias – resultaram de necessidades, de pesquisas ou até mesmo do acaso ao longo da história da humanidade. Da mesma forma que temas estudados pela ciência e considerados polêmicos atualmente talvez sejam incorporados ao cotidiano no futuro.

Ciência a jato
Alan Axelrod
Rio de Janeiro, 2005, Editora Record
264 páginas
Revista CIÊNCIA HOJE

Universo elétrico – a impressionante história da eletricidade

História eletrizante
Livro resgata a descoberta da eletricidade e a invenção dos aparelhos que exploram esse fenômeno
Igor Waltz

A eletricidade é algo tão presente na vida cotidiana que as pessoas mal atentam para a sua importância. Não param para perceber como um simples aparelho de celular permite a comunicação com pessoas em qualquer lugar do planeta, ou como, graças à tecnologia do radar, os aviões são capazes de percorrer sua rota sem colisões. Para discutir a importância da eletricidade na sociedade atual, o livro Universo elétrico, de David Bodanis, resgata a história desse fenômeno físico, desde as primeiras descobertas até os dias atuais.

Imagine que um belo dia uma pane elétrica geral assole o mundo. O problema seria resolvido nas primeiras horas com algumas velinhas e passatempos para compensar a falta de televisão. Se a crise fosse duradoura, no entanto, a situação logo ficaria traumática. Sem rádio, TV ou computador, não poderíamos receber notícias de lugares próximos; não seria possível ir muito longe de carro, pois os tanques dos postos de gasolina utilizam bombas elétricas; hospitais e aeroportos ficariam inoperantes. A internet ficaria inacessível. Em pouco tempo haveria fome, pois não seria possível estocar alimentos.

A relevância da eletricidade não se limita, porém, apenas ao progresso econômico e tecnológico. Sem a força eletromagnética a vida seria impossível, pois o oxigênio não seria capaz de se fixar na molécula de hemoglobina, as cadeias de DNA se romperiam facilmente e mesmo o Sol seria incapaz de brilhar.

As sucessivas descobertas que permitiram à humanidade entender e dominar o fenômeno da eletricidade são o eixo da narrativa de David Bodanis, professor de história da Universidade de Oxford, na Inglaterra, e autor de bem-sucedidos livros de divulgação científica. O autor explica de forma acessível as leis da eletricidade e mostra como elas viabilizam o funcionamento de diversos aparelhos.

Mas Universo elétrico vai muito além de um simples livro de divulgação científica. Não contente em explicar o desenvolvimento dos aparelhos elétricos, o autor relata ainda a história dos grandes inventores e o contexto social no qual viviam. Tal como em uma obra de literatura, Bodanis descreve histórias como a do escocês Alexander Graham Bell (1847-1922), que inventou o telefone para conquistar o amor de uma bela jovem surda; ou a do também escocês Robert Watson-Watt (1892-1973), que viu nos primeiros estudos sobre o radar a possibilidade de fugir de uma vida tediosa no interior da Inglaterra.

Compreensão incompleta
As primeiras invenções a explorarem a eletricidade, como o motor elétrico, o telégrafo e o telefone, foram feitas antes que a ciência pudesse compreender definitivamente esse fenômeno. O telégrafo, inventado na década de 1830, permitiu uma espécie de globalização precoce: as cidades distantes puderam se sincronizar, o que acabou por influenciar diretamente o mundo dos negócios. Jornais deixaram de se dedicar a fofocas e superficialidades e passaram a trazer noticias de correspondentes estrangeiros. Com a invenção do motor elétrico, elevadores permitiram o surgimento de grandes arranha-céus.

A história da eletricidade se desenvolve mais como uma teia do que de forma linear, e o vai-e-vem de personagens pode confundir o leitor mais distraído. Mas Universo elétrico é um livro cativante, mesmo para os leitores sem grandes conhecimentos sobre ciência. David Bodanis revela em linguagem fácil um mundo que está ao nosso redor o tempo todo, embora muitos não lhe dêem a devida atenção.

Universo elétrico – a impressionante história da eletricidade
David Bodanis (trad.: Paulo Cezar Castanheira)
Rio de Janeiro, 2008, Editora Record
294 páginas
Revista Ciência Hoje

A revolução dos q-bits: o admirável mundo da computação quântica

Uma revolução bate à porta
Livro mistura ficção e realidade para apresentar a história e os fundamentos da computação quântica


A computação quântica pode soar complexa demais para os mortais que não são especialistas no assunto. Portanto, nada mais indicado para torná-la mais palpável e compreensível do que ler as palestras do sr. Lao. Ele é, afinal, presidente da maior empresa de computadores quânticos da segunda metade do século 21 — um perfil ideal para desmistificar a ciência por trás dessa inovação que, pelo menos para nós, habitantes do início do século, é ainda tão recente.

O sr. Lao é o protagonista do livro A revolução dos q-bits: o admirável mundo da computação quântica, escrito a quatro mãos pelo físico Ivan Oliveira e pelo jornalista Cássio Leite Vieira. Com as cinco palestras que seu personagem apresenta para comemorar o 50º aniversário do primeiro chip quântico, os autores buscam apresentar ao público leigo um panorama histórico e conceitual da computação quântica, desde a física do século 19 até as dúvidas e questões mais recentes.

Ao que poderia ser um relato técnico e árido sobre o desenvolvimento dessa tecnologia, o recurso a um personagem fictício adiciona um ingrediente dinâmico e criativo, que torna o livro instigante e atraente. Os textos das palestras — que compõem a apresentação histórica do assunto — são intercalados por trechos ficcionais, em que o sr. Lao deixa de ser um mero orador e ganha contorno humano, com preocupações, desejos e expectativas.

A revolução dos q-bits trata de um tema complexo com linguagem simples e didática. O equilíbrio é fruto da dobradinha entre Oliveira, pesquisador da área de informação quântica no Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) e editor de ciências exatas da revista Ciência Hoje, e Vieira, editor de forma e linguagem da CH. O texto da dupla não requer grande conhecimento técnico para ser compreendido, embora alguma familiaridade com noções de física e matemática ajude a acompanhar o raciocínio do sr. Lao.

Uma ciência revolucionária
Mas, afinal, o que é a computação quântica? Para entendê-la melhor, é preciso conhecer alguns conceitos da mecânica quântica. Elaborado no início do século 20, esse ramo da física é o único capaz de explicar o comportamento de átomos, moléculas e partículas subatômicas que, por conta de suas dimensões ínfimas, não obedecem às leis da física clássica.

Um dos fenômenos mais curiosos estudados pela mecânica quântica é o chamado princípio da sobreposição, que postula que uma partícula pode apresentar duas condições ao mesmo tempo. No mundo macroscópico, seria o equivalente, por exemplo, de uma moeda que, em vez de exibir cara ou coroa, apresentasse os dois estados ao mesmo tempo. É esse princípio que, aplicado para a lógica computacional, está por trás da revolução do computador quântico.

A base da computação clássica é a lógica do sistema binário, no qual toda a informação é codificada com os dígitos 0 e 1. Nos circuitos do computador, esses dígitos são representados, por exemplo, por uma pequena corrente elétrica – a presença da corrente é associada ao dígito 1, e sua ausência, ao 0.

Se os sistemas desse computador forem devidamente miniaturizados para a escala em que vigoram as leis da mecânica quântica, podemos aplicar o princípio da sobreposição. Nesse caso, além do 0 e do 1 — presença ou ausência da corrente elétrica —, as duas opções seriam possíveis. Por mais contraintuitivo que ele possa parecer, esse fenômeno permitiria que o computador processasse várias operações simultâneas e lhe daria uma velocidade incrivelmente maior que a dos computadores atuais.

Embora ainda esteja em estágio inicial de desenvolvimento, a pesquisa no campo da computação quântica já teve alguns resultados de sucesso nos últimos anos. No entanto, se teremos computadores quânticos ultrarrápidos em nossas casas daqui a 50 anos, só o sr. Lao pode dizer.

A revolução dos q-bits: o admirável mundo da computação quântica
Ivan S. Oliveira e Cássio Leite Vieira
Rio de Janeiro, 2009, Jorge Zahar Editor
160 páginas.
Tel: (21) 2221-1565


Isabela Fraga
Ciência Hoje On-line
31/03/2009

Máquinas do tempo

Máquinas do tempo
RONALDO ROGÉRIO DE FREITAS MOURÃO
A idéia de viajar no tempo foi concebida praticamente pela primeira vez pelo escritor e jornalista inglês Herbert George Wells (1866-1944), um dos fundadores da ficção científica. ''Time Machine'' (1895), com frequência considerado seu melhor romance, foi um sucesso imediato. Embora a idéia de uma máquina que permitisse viajar através do tempo já tivesse sido usada, como muito bem assinalou Pierre Versins, em sua ''Encyclopédie de l'Utopie'' (1972), foi a partir do livro de Wells que o tema se difundiu e começou a ser explorado. Apesar de sua visão pessimista sobre o futuro da humanidade _um reflexo do pensamento científico e filosófico do fim do século 19_, esse romance motivou uma sequência de filmes sobre a idéia de viagem ao passado e ao futuro.
Mas nem tudo é ficção científica com relação à idéia de viagem no tempo. Para comprovar, convém ler o livro ''O Círculo do Tempo - Um Olhar Científico sobre Viagens Não-convencionais no Tempo'', do cosmólogo brasileiro Mário Novello, do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas. Sem dúvida, o mais notável livro de divulgação científica lançado neste ano no Brasil, quer pela sua originalidade em tratar de um tema ainda inexplorado, quer pela sua concepção. Sua redação fluente facilita a leitura, tornando acessíveis a todos as complexas conceituações físicas que o tema envolve. É um exemplo do que os físicos podem e devem realizar no campo da divulgação.
Segundo Novello, dentro do contexto da ciência, existem duas principais configurações possíveis relativas às ''máquinas do tempo'', artefatos capazes de permitir uma efetiva viagem ao passado: o universo de Gõdel e a ponte de conexão (buraco de minhoca) ou ponte Einstein-Rosen. Enquanto o universo de Gõdel, tese preferida de Novello, caracteriza-se por uma geometria particular da totalidade espaço-temporal do cosmo, o buraco de minhoca compreende uma configuração típica de uma região localizada.
A noção físico-matemática de ''time machine'' foi sugerida, em 1949, pelo matemático austríaco Kurt Gõdel (1906-1978), como uma das resoluções possíveis da teoria de Einstein. No universo de Gõdel, tudo se passa como se a matéria estivesse girando ao redor de um eixo de rotação local. A existência dessa rotação daria origem às ''curvas de tempo fechadas'', um possível caminho para alcançar o passado, em circunstâncias ainda desconhecidas. Ao expor em 31 de agosto de 1950, durante o Congresso Internacional de Matemática, em Cambridge (Massachusetts), suas idéias sobre o tempo, Gõdel, além de provocar um enorme impacto, causou uma reação curiosa em Einstein, que na ocasião estava sendo homenageado. Depois da conferência, ao se referir à idéia gõdeliana, Einstein foi curto e grosso: ''Não gosto disso''. Na realidade, Einstein foi sempre muito conservador em relação às conclusões extraídas do desenvolvimento da teoria da relatividade.
Uma outra solução é a do buraco de minhoca, a mais extravagante jamais imaginada, sugerida por uma equipe de astrofísicos norte-americanos liderada por Kip Thorne, Michael Morris e Ulvi Yurtsever.
A questão da viagem no tempo nos conduz a algumas considerações genéricas sobre o bom senso e a pesquisa. De fato, todos os desenvolvimentos científicos, sejam eles teóricos ou práticos, apóiam-se nos princípios da ciência e do bom senso. Os primeiros, elaborados ao longo dos séculos, constituem os fundamentos inquestionáveis dos avanços científicos, até prova em contrário. Os segundos, induzidos dos nossos pensamentos, da nossa reflexão, têm como objetivo evitar as contradições lógicas que poderão conduzir-nos a adotar posições paradoxais. Com frequência, a ciência se opõe ao bom senso dominante, mostrando as nossas falhas de raciocínio ou acentuando as nossas ilusões para, sem mais delongas, restabelecê-las em novas bases. O contrário, no entanto, pode também ocorrer. Não é raro que certos princípios de bom senso muito bem-estabelecidos proíbam, com veemência, o que a ciência mais avançada sugere como possível ou mesmo verdadeiro. Um desses conflitos é o retorno ao passado.
Todos os que se dedicam à ficção científica conhecem a história _o paradoxo dos avós_ do homem que, ao retornar ao passado num momento anterior ao seu nascimento, decide assassinar seu avô. Seu nascimento será impossível, assim como o próprio ato de violência que acabou de realizar. Trata-se de um círculo vicioso do qual não se consegue sair.
Como a ciência contemporânea sugere que o retorno ao passado é possível, pelo menos teoricamente, alguns pesquisadores procuram desenvolver hipóteses relativas às suas possibilidades teóricas, enquanto outros, mais ousados, tentam imaginar experiências ou até mesmo máquinas que permitam tornar realidade as suas idéias.
Um princípio de bom senso é a lei da causalidade, segundo a qual a causa precede necessariamente o efeito. Vejamos como as teorias da relatividade geral e a física quântica se comportam com relação à possibilidade de uma viagem ao passado que coloca em questão a lei da causalidade.
A teoria da relatividade restrita, anunciada em 1905 por Einstein, ao supor a velocidade da luz (300.000 km/s) como uma constante absoluta, fez com que a idéia de viagem ao passado fosse impensável. Em seu quadro teórico, nenhum objeto ou informação pode propagar-se com uma velocidade superior à da luz. Essa visão linear dos encadeamentos de eventos sugere que toda causa precede o efeito. O oposto _a desobediência à lei da causalidade_ exigiria que a barreira dos 300.000 km/s fosse ultrapassada. Ora, se o efeito se deslocasse a uma velocidade superior à da luz, sua ocorrência poderia produzir-se antes da causa. Com base no princípio de uma velocidade limite absoluta, o respeito à causalidade é tacitamente expresso na própria estrutura da teoria da relatividade restrita.
A inclusão da gravidade na teoria da relatividade geral, anunciada em 1915 por Einstein, revolucionou a noção de espaço: deixou de ser algo externo, plano, absoluto, no interior do qual se situam objetos com massa. Ao contrário, o espaço é considerado uma consequência da presença desses objetos maciços. O resultado principal é que o espaço se forma e se deforma em relação à densidade dos objetos: quanto mais densa a massa, mais acentuada é a curvatura do espaço que a contém. Como a densidade pode atingir valores infinitos, a curvatura do espaço pode também alcançar o infinito. O espaço pode fechar-se sobre si mesmo. Consequentemente, a lei da causalidade pode ser excluída da relatividade geral. Ela deixa de constituir um dos princípios da teoria, embora permaneça como um ''desejo'' dos físicos. Com efeito, se a velocidade da luz permanece como um valor de propagação impossível de ser ultrapassado num trajeto clássico _o mais curto intervalo de espaço entre dois pontos do universo_, ela poderia, no entanto, ser ultrapassada caso as regiões curvas do espaço entrem em contato e, desse modo, abram uma nova passagem, ou seja, uma ponte de conexão.
Como poderíamos conceber uma tal passagem, num espaço a três dimensões?
Ao retornar às equações de Einstein, o astrofísico alemão Karl Schwarzschild, em 1916, demonstrou que uma estrela maciça deforma o espaço de uma maneira tão acentuada que acaba por criar um buraco ao seu redor, como uma bola muito densa criaria um afundamento numa superfície elástica. Se a massa for infinita, a curvatura se tornará infinita; o universo nesse ponto se dobrará sobre si mesmo a ponto de abrir uma fenda que talvez leve a um outro universo. Uma autêntica ''ponte de conexão'' entre duas regiões.
A simetria desse fenômeno supõe que a nova abertura _um ''buraco branco''_ esteja em exata oposição à do ''buraco negro''. Enquanto um buraco negro não deixa a luz escapar, em virtude de sua enorme massa, no buraco branco a luz é expelida a toda velocidade. É suficiente imaginar que os dois universos estejam no mesmo contexto para que as viagens quase instantâneas no espaço sejam possíveis. Essa ponte de conexão foi denominada ''buraco de minhoca'' pelo físico norte-americano John Wheeler, por analogia ao animal que, em vez de se deslocar na superfície, prefere cavar túneis no interior da terra. Podemos, portanto, opor-nos ao bom senso e aceitar a idéia de uma transferência quase instantânea de um lugar para outro, de um buraco negro para outro branco. Tal suposição não quer dizer que o retorno no tempo seja aceitável.
Do mesmo modo que o espaço não é algo absoluto, contendo em seu interior os objetos que o deformam, as equações da relatividade mostram que o tempo também perdeu o seu caráter absoluto, ou seja, a sua ''linha uniforme'' sobre a qual se inscrevem todos os eventos do universo. De fato, não existe mais, em sentido estrito, um tempo único e universal, mas vários tempos relativos; todos eles dependentes das condições físicas locais.
Convém ainda analisar as consequências provenientes do ''paradoxo dos gêmeos'', segundo o qual o tempo passa mais rápido para um viajante (primeiro gêmeo) do que para outro (segundo gêmeo) que permaneceu estacionário. Após a viagem do primeiro, se os dois vierem a se reencontrar, o que se deslocou envelheceu menos rapidamente do que o outro que não se moveu. No caso do paradoxo dos gêmeos, o que se deslocou, além de mais jovem, acabou por viajar no futuro, ao encontrar seu irmão mais velho.
Como esse trajeto para o futuro pode se transformar numa viagem para o passado? Retornemos aos buracos de minhoca e imaginemos que sua primeira extremidade se encontre sobre a Terra e a segunda, em Marte, onde viveria uma colônia de seres humanos. Dado que Marte permaneça fiel em sua rotação ao redor do Sol, é possível passar quase instantaneamente de um para o outro. Mas, se Marte deixasse o sistema solar e se afastasse à velocidade da luz, o buraco de minhoca se transformaria em uma máquina do tempo. Os relógios internos das duas extremidades do buraco sofreriam uma ''decalagem''. O que aconteceria vários anos mais tarde, quando os ocupantes de Marte usassem o buraco de minhoca? Apesar de as duas extremidades do buraco não estarem na mesma idade, quando se utilizasse uma das extremidades, se desembarcaria na outra no tempo registrado na primeira extremidade. Assim, o viajante marciano ''mais jovem'' sairá na outra extremidade, na época indicada pelo seu relógio de partida, não no da Terra. Ora, como o tempo passou menos rápido para os viajantes em Marte, ao retornar à Terra eles, na realidade, estão voltando ao passado.
Essa não é a única história imaginada pelos astrônomos. Alguns se referem a objetos teóricos como ''cordas cósmicas'', outros retomam a idéia de ''universos paralelos'' (abandonando a noção de realidade una) etc. Nesse contexto, o caso mais concreto continua sendo o do ''buraco negro'' conectado ao ''buraco branco'', uma das teses defendidas por Novello em seu livro sui generis. Mas a teoria requer que, se uma tal passagem espaço-temporal fosse criada, ela seja concentrada numa singularidade pontual, circundada de um vazio escondido por detrás de um horizonte de eventos e de existência permanente. Tudo isso significa que as passagens de espaço-tempo não podem aparecer depois de uma simples implosão estelar, mesmo das estrelas mais maciças. A única hipótese que reúne todas essas condições necessárias é a singularidade que existiu no universo antes do ''big-bang''.
Ao contrário do que acredita a maior parte dos autores de ficção científica, os físicos crêem que o bom senso é um conselheiro melhor do que as equações matemáticas. Mas alguns deles imaginam construir uma ''máquina do tempo'' como aquela do filme ''Contato'', de Carl Sagan, em exibição nos cinemas. Ela é possível no vazio quântico, onde reina um estado de equilíbrio composto por uma sucessão infinita de estados instáveis, nos quais a matéria positiva e a negativa (não se deve confundir com a antimatéria, que é positiva mas de carga oposta) emergem e se aniquilam instantaneamente.
Quando existe uma quantidade superior de matéria negativa em relação à matéria positiva, surge um ''buraco de minhoca''. Para construir uma máquina do tempo são necessárias duas condições: em primeiro lugar, uma quantidade de energia negativa capaz de impedir que o buraco negro se feche rapidamente; e, em segundo, a possibilidade de ampliar o buraco microscópico a dimensões macroscópicas. Essas duas condições são de realização impossível no momento atual. Por outro lado, parece improvável que um ser vivo possa atravessar, sem prejuízo, uma tal região. Nada impede que os escritores de ficção científica continuem com suas especulações. A mais notável, do ponto de vista cinematográfico, foi a imaginada por Carl Sagan, no filme ''Contato'', uma das mais emocionantes viagens ao passado através de um buraco de minhoca.

Ronaldo Rogério de Freitas Mourão é pesquisador titular do Museu de Astronomia e Ciências Afins e autor de, entre outros, ''Dicionário Enciclopédico de Astronomia e Astronáutica'' (Nova Fronteira).

Folha de São Paulo

A bomba do juízo final

A.L.Da Rocha Barros
A. L. DA ROCHA BARROS
em agosto de 1953, em Semipalatinsk, na União Soviética, explode a primeira bomba de hidrogênio -a superbomba-, seis meses antes do teste da bomba H americana. O diretor do projeto atômico soviético, o físico Kurchatov, ficou muito abalado: "Foi uma visão terrível e monstruosa. Esta arma não deve ser usada jamais". O premier Khruschov descreveu suas reações: "Quando fui nomeado secretário-geral do Partido Comunista da URSS, tomei conhecimento de todos os fatos sobre o poder nuclear e não consegui dormir durante vários dias. Então fiquei convencido de que jamais poderíamos usar estas armas e, quando compreendi isto, consegui dormir de novo". Devido ao poder destrutivo quase ilimitado da bomba, Khruschov a chamava de "bomba do juízo final". Ele rejeitou a posição de Stálin sobre a inevitabilidade da guerra entre os países capitalistas, declarando: "A coexistência pacífica ou a guerra mais destrutiva da história. Não há terceira via".
As pesquisas referentes à bomba de hidrogênio nos EUA seguiam devagar. A idéia básica era usar uma bomba atômica de fissão para provocar a "ignição" de uma massa muito grande de combustível termonuclear, ou seja, a energia liberada na reação de fissão provocaria a reação de fusão ("queima" termonuclear). Na fissão, o núcleo de urânio 235, por exemplo, divide-se em dois núcleos menores, bário e criptônio; no processo de fusão, ao contrário, os núcleos leves de hidrogênio combinam-se para formar um núcleo de hélio. Em ambos os casos, a diferença entre as massas inicial e final equivale a uma grande energia, segundo Einstein.
Já em 1942, Fermi sugeriu a Teller que uma bomba de fissão poderia ser usada como estopim para uma bomba de fusão de hidrogênio. Neste mesmo ano, Roosevelt autorizou o início do esforço para a obtenção da bomba atômica americana de urânio 235. Logo que os EUA conseguiram obter a bomba atômica, Teller tornou-se um ardoroso defensor da "guerra preventiva", propugnando que os soviéticos fossem bombardeados atomicamente enquanto houvesse supremacia americana.
Quanto à bomba de hidrogênio, pensava-se que a alta temperatura gerada pela bomba de fissão provocaria a reação de uma mistura de deutério e trítio (isótopos de hidrogênio). No entanto, o matemático Ulam demonstrou que o cálculo de Teller estava errado e que seria necessária uma quantidade muito maior de trítio para uma reação auto-sustentada. A obtenção de uma bomba de hidrogênio parecia então quase impraticável. Mas Teller e Ulam conseguiram uma configuração na qual a espoleta de fissão (bomba de urânio 235 ou plutônio) estava fisicamente separada do combustível termonuclear, que deveria ser comprimido e aquecido (donde o nome "bomba de dois estágios"). O primeiro teste dessa configuração foi realizado num atol do Pacífico, em novembro de 1952, mas não se tratava propriamente de uma bomba. Era uma engenhoca grande, desajeitada, que não podia ser adequadamente transportada.
O projeto soviético foi muito mais satisfatório. Sakharov teve a idéia de colocar camadas alternadas de combustível termonuclear e urânio 238, pois os nêutrons de alta energia liberados na reação deutério-trítio fissionavam o urânio 238. Esse conceito, que deu origem à superbomba soviética, foi chamado de "bolo em camadas".
Contudo, para ter significado no contexto diplomático, as armas atômicas deveriam ser transportáveis. Em 1953, o Politburo do partido aprovou a idéia de desenvolver mísseis balísticos intercontinentais.
As duas superpotências esforçavam-se para manter o "equilíbrio do terror". Esta "guerra fria" teve início no fim da Segunda Guerra Mundial, logo após o estabelecimento do projeto Manhattan para a construção da bomba atômica americana, autorizado por Roosevelt em meados de 1942. Em Los Alamos foram projetadas e fabricadas as bombas de urânio 235 e de plutônio. Bohr, o grande físico dinamarquês que aí trabalhava, preocupado com uma possível corrida armamentista atômica que romperia a unidade dos Aliados, tentou persuadir Churchill e Roosevelt a informar Stálin sobre a bomba. Devido à receptividade da idéia por Roosevelt, Bohr escreveu para Kapitsa descrevendo o projeto Manhattan em linhas gerais e propondo um controle internacional sobre as armas atômicas.
Truman, sucessor de Roosevelt, não acatou tal opinião e a 6 de agosto de 1945, uma bomba de urânio 235 foi lançada sobre a cidade japonesa de Hiroshima, provocando a morte de 145 mil pessoas. Para alguns, o Japão já estava praticamente derrotado e não era necessário lançar a bomba atômica. Mas o que Truman visava era que o Japão se rendesse aos EUA, evitando assim a presença de tropas soviéticas de ocupação. Os soviéticos perceberam isso e, em 9 de agosto de 1945, Stálin ordenou que o Exército Vermelho atacasse os japoneses na Manchúria. Neste mesmo dia, os EUA lançaram uma segunda bomba atômica, desta vez de plutônio, na cidade de Nagasaki. O Japão finalmente rendeu-se aos EUA. Stálin então teria dito a Kurchatov que o equilíbrio entre os aliados tinha sido rompido e que deveria obter a bomba soviética o mais rápido possível. O primeiro teste com a bomba soviética foi realizado nas estepes do Casaquistão em 29 de agosto de 1949, quatro anos depois da bomba americana.
Holloway conta em seu livro, com grande riqueza de pormenores, a história da obtenção da bomba soviética, que envolve lances de espionagem e a presença do Comissariado do Povo para Assuntos Internos (NKVD). Porém, ressalta que o êxito deveu-se sobretudo à grande competência dos físicos soviéticos, que se situavam entre os melhores do mundo.
A história começa com o Instituto de Ioffe, oficialmente conhecido como Instituto Físico-Técnico de Raios X do Estado. Ioffe, que foi discípulo de Rõntgen, o descobridor dos raios X, dizia que o instituto tinha sido criado com o objetivo de tornar a física a base da tecnologia socialista: a URSS tornou-se um dos principais centros de física do mundo, com profundos reflexos sobre sua industrialização. Muitos de seus membros adquiriram fama internacional, como Fok, Ivanenko, Landau, Frenkel, Kapitsa, Semenov, Artsimovich e Kurchatov. Também o físico teórico Gamow pertenceu a esse instituto e depois morou nos EUA. O físico brasileiro Mario Schenberg, da USP, trabalhou com Gamow nos EUA, na explicação do mecanismo explosivo das estrelas supernovas.
Os anos 20, com forte influência leninista, foram os anos dourados do Instituto de Ioffe, considerado o "berço da física soviética". Lênin afirmava que, tal como os bolcheviques, os cientistas lutavam em outra frente do progresso humano, merecendo assim, apesar das dificuldades da época, todo o apoio dos sovietes. Nos anos 30, começaram as pressões do stalinismo sobre os cientistas e, segundo Holloway, as escaramuças entre físicos e filósofos (melhor dizer, ideólogos). O uso que estes faziam dos escritos de Engels e particularmente do livro "Materialismo e Empiriocriticismo", de Lênin, irritou muito o físico Frenkel, que dirigia o departamento teórico do instituto.
Na realidade, era um abuso, um patrulhamento que atrapalhava o progresso científico, mas que tinha importância nas intrigas do carreirismo. A atitude desses ideólogos não lembrava Engels nem Lênin, mas antes o idealismo de Hegel, que na sua dissertação de 1801, "As Órbitas dos Planetas", demonstrava que não podia existir mais do que sete planetas; e, se isso contrariasse os fatos, pior para os fatos. Neste mesmo ano foi descoberto o oitavo planeta.
O assassinato de Kirov, secretário do Partido em Leningrado, em 1934, levou a um período de forte repressão, culminando com os processos de Moscou e o grande expurgo de 1937-38. Vários cientistas foram pegos pela máquina infernal da NKVD, inclusive Landau. Em 1938, Kapitsa escreveu a Stálin pedindo que Landau fosse solto, pois este era um dos maiores físicos teóricos do mundo, que tinha feito inimigos devido a sua irreverência e ao gosto de procurar erros nos outros, principalmente nos velhos acadêmicos. Foi solto um ano depois de ter sido preso e Kapitsa teve que se responsabilizar pela boa conduta de Landau junto ao temível chefe Beria da NKVD. Com a prisão de alguns de seus mais importantes cientistas, acusados de fantásticas conspirações contra o Estado, o stalinismo atrasou o esforço atômico soviético às vésperas da descoberta da fissão nuclear.
Quando Kurchatov deu início ao projeto da bomba atômica, pediu a Khariton que chefiasse um grupo de físicos e escolhesse o local onde seria construído o laboratório de pesquisa conhecido como Arzamas 16, logo apelidado de Los Arzamas, lembrando seu equivalente americano Los Alamos. Sakharov, que começou a trabalhar na superbomba termonuclear, mudou-se para Arzamas 16 em 1950 e dizia na ocasião acreditar que seu trabalho era absolutamente necessário para se atingir o equilíbrio no mundo.
Alberto Luiz da Rocha Barros é físico teórico e professor do Instituto de Física da USP.

Folha de São Paulo

DAVID BOHM

Limite e conhecimento
Olival Freire Jr.

O físico David Bohm (1917-1992) influenciou significativamente a cultura do nosso século. Uma carta de condolências do Dalai Lama e uma homenagem da American Physical Society, quando do seu desaparecimento, testemunham a diversidade dessa influência. David Peat tem credenciais para escrever esta biografia. Dotado de formação em física, foi amigo e colaborador de David Bohm. Esta última qualificação pode sugerir que o autor não tinha a independência necessária a tal empreendimento. O receio não se confirma, pois, apesar da manifesta simpatia diante da obra de Bohm, diversos são os temas incômodos tratados. Não se trata de biografia semi-oficial. Outras são, contudo, as suas limitações.
Os cinco primeiros capítulos acompanham Bohm de seu nascimento à afirmação como físico, na Universidade de Princeton. Uma infância traumatizada pelos conflitos entre os pais e pela doença mental da mãe. A adolescência despertou vocações que definiriam a sua vida: a física, na qual o encontro com Oppenheimer abriu grandes perspectivas; e a política, expressa no início dos anos 40 por uma adesão ao Partido Comunista. Com pouco mais de 30 anos, Bohm era um físico reconhecido, com trabalhos fundamentais em física do plasma e com um livro, "Quantum Theory", bem recebido nas universidades americanas. Os capítulos seis e sete são dedicados aos desdobramentos daquelas vocações. Alvo da "caça às bruxas" desencadeada pela campanha anticomunista nos EUA, Bohm, mesmo absolvido pela Justiça, perdeu o emprego em Princeton e não conseguiu obter outro posto acadêmico nos EUA. Nesta mesma época, elaborou uma proposta de reinterpretação da teoria quântica, denominada inicialmente pelo termo técnico de "variáveis escondidas" e em seguida pela expressão mais epistemológica de "interpretação causal", em que se recupera um tipo de determinismo análogo àquele da física clássica. Os quatro capítulos seguintes são dedicados à peregrinação que levou Bohm ao Brasil, onde trabalhou na USP, a Israel, a Bristol e finalmente a Londres.
Do período brasileiro Peat realça dois aspectos. Bohm decididamente não gostou da estada no Brasil; reclamava do clima, do barulho, da alimentação, de sua saúde e da universidade. Da narrativa de Peat podemos inferir também que dificilmente ele se sentiria bem em qualquer outro lugar, primeiro porque saiu dos EUA forçado pelas circunstâncias políticas (o que leva Peat a denominar o capítulo de "Brazil: Into Exile") e segundo porque ele vivia uma situação desconfortável com a acolhida, em geral desfavorável, que a comunidade dos físicos reservou à sua interpretação causal. A expressão "exílio" não é exagerada. Quando chegou a São Paulo, o consulado norte-americano confiscou seu passaporte, informando que ele o teria de volta apenas para retornar aos EUA. Temendo mais perseguições e necessitando viajar para intercâmbios relativos ao seu trabalho científico, Bohm optou pela cidadania brasileira. Em seguida, com a cidadania norte-americana cassada, lutou durante quase 30 anos para recuperá-la.
Peat realçou também as relações entre Bohm e o físico brasileiro Mario Schõnberg, e a sua influência na obra de Bohm. Apesar dos laços de proximidade, ambos comunistas e de origem judaica, discordavam profundamente sobre questões científicas, como aquela da interpretação da teoria quântica. Schõnberg insistiu na necessidade de se adotarem formas mais flexíveis para a causalidade, sugerindo a leitura de Hegel. Ele tinha um bom argumento para convencer Bohm, "dizendo que Lenin havia sugerido que todos os bons comunistas deveriam ler o filósofo alemão". Como apontado por Peat, esta influência está presente no livro "Causality and Chance in Modern Physics", que teve "a maior parte do texto escrito no Brasil". Desde então, Bohm, mantendo-se crítico da interpretação da complementaridade, nunca voltou à ênfase inicial na recuperação de um determinismo semelhante ao da mecânica clássica. Outros aspectos da estada de Bohm no Brasil são tratados superficialmente, como a criação do Instituto de Física Teórica, em São Paulo, e a posição de Bohm, conflitante com esta iniciativa. Peat não registra que esta instituição se afirmou, ainda nos anos 50, como um centro de excelência em física teórica.
Os cinco últimos capítulos cobrem um período cronológico maior. No final dos anos 50, sob o impacto do relatório Khruschov sobre o stalinismo e da invasão da Hungria pelas tropas soviéticas, ele se afasta do marxismo. Ainda nesta época, Bohm deixa uma marca permanente na história da física, com a descoberta do efeito Aharonov-Bohm. Pouco depois ele estabeleceu uma ligação duradoura com o indiano Krishnamurti, tendo sido de tal ordem esta ligação -participou de experiências educacionais, praticou meditação e aderiu à dieta vegetariana-, que Bohm cogitou mesmo de abandonar a física. Peat sugere que a relação entre Bohm e Krishnamurti foi tão acrítica, e marcada por uma certa ingenuidade, quanto foi sua relação anterior com o marxismo.
No terreno da física, Bohm abandonou o programa da interpretação causal, evoluindo para um conjunto de sugestões, menos desenvolvidas nos aspectos físicos e matemáticos que o programa anterior, que ele englobou sob o título do livro "Wholeness and the Implicate Order". Nesta fase, ele buscou estruturas algébricas capazes de reproduzir, em determinadas condições, o contínuo espaço-tempo das atuais teorias físicas. No final dos anos 80, ele voltou a trabalhar no programa original dos anos 50, sem retornar, contudo, à ênfase epistemológica no determinismo. O livro "The Undivided Universe", publicado postumamente, condensa esta fase. Neste período, Bohm dedicou também grande atenção a temas como linguagem, criatividade, percepção, educação, consciência e diálogo, atraindo a atenção de um público diversificado.
Aparentemente nada escapou da "lente de aumento" de Peat, incluídas as paixões, a personalidade complexa e as dificuldades do casamento. O ponto forte da biografia é evidenciar o homem que produziu obra tão significativa. Uma vida marcada por adversidades, entre as quais se incluem rupturas dolorosas, com Oppenheimer, com o marxismo e com Krishnamurti, e sucessivas depressões (a última, em 1991, é descrita em detalhes no livro), foi também de intensa criatividade. Significativamente uma de suas últimas frases foi "sinto que estou no limite de algo...".
A fraqueza do livro é a forma superficial com que os aspectos científicos, epistemológicos e históricos da obra de Bohm são tratados. Não que existam equívocos na informação apresentada, mas a análise é pobre e muita informação importante é desconsiderada. Exemplifico: narrando a recepção da interpretação causal entre os físicos dos anos 50, Peat sugere que tenha havido uma "conspiração de silêncio" contra aquela interpretação. Na literatura científica especializada há, entretanto, diversos trabalhos publicados, como os de Einstein, Pauli, Rosenfeld, Heisenberg, Halpern, Takabayasi e Fock, que expressam, de forma diferenciada, críticas àquela interpretação.
Do mesmo modo, há um leque de publicações de Louis de Broglie e Vigier, por exemplo, que aderiram ao programa proposto por Bohm. Contudo, os argumentos científicos, epistemológicos, filosóficos e mesmo ideológicos presentes nestes debates não são objeto da análise de Peat; aliás, nem mesmo referência é feita a tais artigos. Curiosamente, um dos poucos artigos científicos citados (pág. 128, nota 27) tem a referência truncada. Embora Peat use largamente a correspondência com amigos, em que aspectos científicos estão presentes, ele usou escassamente, por exemplo, a correspondência científica com Pauli, Einstein e Rosenfeld. Sugestões interessantes, como a de que o livro "Quantum Theory" aproxima-se mais do ponto de vista de Pauli que do de Bohr, são simplesmente enunciadas, sem argumentações. Outras teses, como a que "o marxismo de Bohm também jogou um papel na sua física", e que um trabalho feito por Bohm, no final dos anos 40, e não aceito para publicação em revista especializada, "continha a essência da teoria da renormalização, que mais tarde veio a dominar a física teórica", embora acompanhadas de certa argumentação, carecem completamente de referências a quaisquer fontes.
A biografia feita por Peat levanta uma ponta do véu sobre a vida e a obra de Bohm, mas o que ela deixa entrever é tão, ou mais, interessante que o revelado.

OLIVAL FREIRE JR. é professor do Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia e doutor em história pela USP.

Folha de São Paulo

EINSTEIN VIVEU AQUI

Um fenômeno planetário
Michel Paty

Esta nova obra de Abraham Pais vem juntar-se à sua bela biografia científica de Einstein "Sutil é o Senhor..." (Nova Fronteira, 1995). Físico americano de origem holandesa, nascido em 1918, Pais chegou em 1944 como jovem pesquisador em Princeton (EUA), onde teve a oportunidade, durante uma dezena de anos (até a morte de Einstein), de conversar regularmente com o inventor da teoria da relatividade geral e trabalhar no domínio então em plena efervescência da física quântica, que fora inaugurado por Einstein e sobre o qual este manifestava sua constante insatisfação.
Para escrever tal biografia, o físico de partículas quânticas havia atuado como historiador da ciência, apoiando-se em documentos, muitas vezes inéditos, recolhidos nos arquivos de instituições e cientistas da Europa e da América, sempre se utilizando de seu profundo conhecimento de física. O presente volume, que é uma espécie de complemento do primeiro, dedica-se sobretudo aos aspectos privados e públicos da vida de Einstein. Igualmente rico em materiais de arquivo, baseia-se também em numerosas declarações pessoais, o que torna seu conteúdo mais variado.
A primeira metade do volume é consagrada à evocação, que muitas vezes serve de retificação, sempre bem-vinda e necessária, de certos episódios mal conhecidos da vida de Einstein e de seus próximos, que às vezes têm dado lugar a comentários fantasiosos e malevolentes. Assim, refere-se à sua primeira mulher, Mileva, ao destino trágico de dois dos seus três filhos (Lieserl, que morreu com pouca idade, e Eduard, muito dotado mas esquizofrênico), ao filho Hans Albert, que teve uma brilhante carreira de engenheiro, ao seu divórcio e posterior casamento com a prima Elsa, às circunstâncias da atribuição do Prêmio Nobel etc. Há ainda um precioso capítulo sobre a secretária fiel e eficiente, Helen Dukas, que participou das tribulações da família Einstein antes do exílio e foi a primeira organizadora de seus arquivos; estudiosos de Einstein de todo o mundo (inclusive o signatário destas linhas) lembram-se dela como uma correspondente gentil e amigável.
A segunda parte do livro é ocupada por um longo capítulo sobre Einstein e a imprensa. O título do livro foi extraído de uma charge que apareceu no "Washington Post", na ocasião da morte de Einstein, representando o cosmos com suas esferas; sobre uma delas, nossa Terra, figura a inscrição: "Albert Einstein lived here". Pais oferece-nos o resultado de uma meticulosa investigação sobre as referências a Einstein na imprensa, principalmente após a data decisiva que lhe asseguraria uma celebridade inegável: novembro de 1919, quando foi anunciado, pouco após cessarem os canhões da Primeira Grande Guerra, o resultado da curvatura dos raios luminosos nas proximidades do Sol, registrado por ocasião do eclipse, no mês de maio anterior, observado no golfo da Guiné (África) e em Sobral no Ceará (Brasil). O triunfo da teoria da relatividade geral, da nova teoria da gravitação, fez de seu autor um novo Newton.
A abundante descrição da imprensa em ordem cronológica está acompanhada de digressões motivadas por um ou outro dos assuntos abordados. Elas tocam, na verdade, em aspectos da vida de Einstein, vistos da perspectiva do espectador, para quem se escrevem as crônicas dos jornais. Dizem respeito à sua imagem pública, à admiração e ódio que ela suscitou, às viagens pelo mundo que frequentemente o fizeram um embaixador da paz entre nações em conflito, à sua luta contra o nazismo, à sua defesa dos direitos civis (conduzidas com clarividência e coragem), ao seu envolvimento na questão atômica, à sua relação com o judaísmo e Israel, à sua concepção de uma Palestina onde judeus e árabes viveriam em paz e com igualdade de direitos. A vida de Einstein foi a de um homem "justo", profundamente humano, dedicado ao pensamento, numa busca incessante e solitária, em sua pesquisa sobre as teorias físicas, de alguma coisa que ainda se chama verdade.
Este livro de Pais torna tudo isso muito presente, em um estilo direto, que não se preocupa com a elegância. A prioridade atribuída à utilização de documentos inéditos acaba muitas vezes por negligenciar estudos já existentes sobre vários dos tópicos considerados, o que acentua o caráter subjetivo da obra, que o próprio autor não deseja ocultar.
Um dos capítulos mais significativos deste livro trata das relações entre Einstein e Bohr e esboça uma comparação entre eles. Pais, que conheceu ambos, considera-os como "as duas figuras mais importantes da ciência neste século". Sua admiração por Einstein não o faz esquecer que é um filho espiritual de Bohr, com o qual trabalhou desde seu início e chegou a participar da vida familiar, e ao qual dedicou a biografia "Niels Bohr's Times, in Physics, Philosophy, and Polity" (Clarendon Press, 1991). O paralelo, que poderia parecer exagerado, não é nada surpreendente em sua análise. Einstein e Bohr foram duas personalidades cativantes, próximas até um certo ponto, a partir do qual suas escolhas intelectuais divergiram irrevogavelmente; seu debate sobre a significação da física quântica -uma das duas grandes teorias físicas contemporâneas, juntamente com a relatividade geral- pode seguramente ser chamado o "debate do século" sobre o conhecimento da natureza.
Ambos fumavam cachimbo, apreciavam as artes visuais, tinham espírito mais intuitivo que analítico, eram grandes leitores, dotados de senso de humor, capazes de uma concentração extrema de pensamento, "observadores vivazes da natureza humana" e mantinham opiniões progressistas. Foram conduzidos à filosofia, mas de maneira muito diferente. Einstein conhecia melhor o pensamento dos filósofos, cujas obras lia regularmente, enquanto Bohr preocupava-se sobretudo com "considerações epistemológicas gerais sobre a função da língua como meio de comunicar a experiência", que fizessem desenvolver sua "filosofia da complementaridade", que muitos resistiam a aceitar. Também Einstein não hesitou em dizer que nunca compreendeu claramente aquilo que Bohr exatamente supunha, recusando-se a admitir que não se possa (como quer Bohr) falar da realidade física independentemente dos dispositivos experimentais que nos fazem observá-la. Mais precisamente, Bohr procurava uma representação que nos permitisse "falar de modo produtivo sobre os fenômenos da natureza", enquanto Einstein preocupava-se com a inteligibilidade racional desses fenômenos, reveladores de uma realidade ordenada subjacente.
Pais, um bohriano convicto e impenitente, pensa que "a exegese da teoria quântica de Bohr é a melhor que temos até hoje" e lamenta que um espírito tão notável quanto Einstein ("que contribuiu de modo tão incomparável para a criação da física moderna") não tenha aderido à complementaridade. A seu ver, não só as críticas de Einstein à interpretação ortodoxa da mecânica quântica são um ponto fraco do cientista, mas também suas pesquisas sobre o campo contínuo unificado (conduzidas após 1925) não têm maior interesse; em nada sua glória seria diminuída se, em lugar de fazer tal trabalho, ele tivesse dedicado esse tempo à pesca. O julgamento é claro e sem nuanças, mas unilateral e dogmático. Outros físicos, especialmente aqueles mais sensíveis às sutilezas epistemológicas, pensam de forma totalmente diferente. Pelo menos essa franqueza é de um homem sincero, que não receia expor, além das admirações, suas íntimas convicções. Sem compartilhá-las, não se lerá com menos proveito e prazer este livro, fruto de uma investigação perfeitamente honesta.
Michel Paty é diretor de pesquisas do Centre National de Recherche Scientifique (França), professor na Universidade Paris 7 e autor, entre outros, de "A Matéria Roubada" (Edusp).

Folha de São Paulo

O CÍRCULO DO TEMPO

Máquinas do tempo

Ronaldo Rogério Mourão

A idéia de viajar no tempo foi concebida praticamente pela primeira vez pelo escritor e jornalista inglês Herbert George Wells (1866-1944), um dos fundadores da ficção científica. "Time Machine" (1895), com frequência considerado seu melhor romance, foi um sucesso imediato. Embora a idéia de uma máquina que permitisse viajar através do tempo já tivesse sido usada, como muito bem assinalou Pierre Versins, em sua "Encyclopédie de l'Utopie" (1972), foi a partir do livro de Wells que o tema se difundiu e começou a ser explorado. Apesar de sua visão pessimista sobre o futuro da humanidade -um reflexo do pensamento científico e filosófico do fim do século 19-, esse romance motivou uma sequência de filmes sobre a idéia de viagem ao passado e ao futuro.
Mas nem tudo é ficção científica com relação à idéia de viagem no tempo. Para comprovar, convém ler o livro "O Círculo do Tempo - Um Olhar Científico sobre Viagens Não-convencionais no Tempo", do cosmólogo brasileiro Mário Novello, do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas. Sem dúvida, o mais notável livro de divulgação científica lançado neste ano no Brasil, quer pela sua originalidade em tratar de um tema ainda inexplorado, quer pela sua concepção. Sua redação fluente facilita a leitura, tornando acessíveis a todos as complexas conceituações físicas que o tema envolve. É um exemplo do que os físicos podem e devem realizar no campo da divulgação.
Segundo Novello, dentro do contexto da ciência, existem duas principais configurações possíveis relativas às "máquinas do tempo", artefatos capazes de permitir uma efetiva viagem ao passado: o universo de Gõdel e a ponte de conexão (buraco de minhoca) ou ponte Einstein-Rosen. Enquanto o universo de Gõdel, tese preferida de Novello, caracteriza-se por uma geometria particular da totalidade espaço-temporal do cosmo, o buraco de minhoca compreende uma configuração típica de uma região localizada.
A noção físico-matemática de "time machine" foi sugerida, em 1949, pelo matemático austríaco Kurt Gõdel (1906-1978), como uma das resoluções possíveis da teoria de Einstein. No universo de Gõdel, tudo se passa como se a matéria estivesse girando ao redor de um eixo de rotação local. A existência dessa rotação daria origem às "curvas de tempo fechadas", um possível caminho para alcançar o passado, em circunstâncias ainda desconhecidas. Ao expor em 31 de agosto de 1950, durante o Congresso Internacional de Matemática, em Cambridge (Massachusetts), suas idéias sobre o tempo, Gõdel, além de provocar um enorme impacto, causou uma reação curiosa em Einstein, que na ocasião estava sendo homenageado. Depois da conferência, ao se referir à idéia gõdeliana, Einstein foi curto e grosso: "Não gosto disso". Na realidade, Einstein foi sempre muito conservador em relação às conclusões extraídas do desenvolvimento da teoria da relatividade.
Uma outra solução é a do buraco de minhoca, a mais extravagante jamais imaginada, sugerida por uma equipe de astrofísicos norte-americanos liderada por Kip Thorne, Michael Morris e Ulvi Yurtsever.
A questão da viagem no tempo nos conduz a algumas considerações genéricas sobre o bom senso e a pesquisa. De fato, todos os desenvolvimentos científicos, sejam eles teóricos ou práticos, apóiam-se nos princípios da ciência e do bom senso. Os primeiros, elaborados ao longo dos séculos, constituem os fundamentos inquestionáveis dos avanços científicos, até prova em contrário. Os segundos, induzidos dos nossos pensamentos, da nossa reflexão, têm como objetivo evitar as contradições lógicas que poderão conduzir-nos a adotar posições paradoxais. Com frequência, a ciência se opõe ao bom senso dominante, mostrando as nossas falhas de raciocínio ou acentuando as nossas ilusões para, sem mais delongas, restabelecê-las em novas bases. O contrário, no entanto, pode também ocorrer. Não é raro que certos princípios de bom senso muito bem-estabelecidos proíbam, com veemência, o que a ciência mais avançada sugere como possível ou mesmo verdadeiro. Um desses conflitos é o retorno ao passado.
Todos os que se dedicam à ficção científica conhecem a história -o paradoxo dos avós- do homem que, ao retornar ao passado num momento anterior ao seu nascimento, decide assassinar seu avô. Seu nascimento será impossível, assim como o próprio ato de violência que acabou de realizar. Trata-se de um círculo vicioso do qual não se consegue sair.
Como a ciência contemporânea sugere que o retorno ao passado é possível, pelo menos teoricamente, alguns pesquisadores procuram desenvolver hipóteses relativas às suas possibilidades teóricas, enquanto outros, mais ousados, tentam imaginar experiências ou até mesmo máquinas que permitam tornar realidade as suas idéias.
Um princípio de bom senso é a lei da causalidade, segundo a qual a causa precede necessariamente o efeito. Vejamos como as teorias da relatividade geral e a física quântica se comportam com relação à possibilidade de uma viagem ao passado que coloca em questão a lei da causalidade.
A teoria da relatividade restrita, anunciada em 1905 por Einstein, ao supor a velocidade da luz (300.000 km/s) como uma constante absoluta, fez com que a idéia de viagem ao passado fosse impensável. Em seu quadro teórico, nenhum objeto ou informação pode propagar-se com uma velocidade superior à da luz. Essa visão linear dos encadeamentos de eventos sugere que toda causa precede o efeito. O oposto -a desobediência à lei da causalidade- exigiria que a barreira dos 300.000 km/s fosse ultrapassada. Ora, se o efeito se deslocasse a uma velocidade superior à da luz, sua ocorrência poderia produzir-se antes da causa. Com base no princípio de uma velocidade limite absoluta, o respeito à causalidade é tacitamente expresso na própria estrutura da teoria da relatividade restrita.
A inclusão da gravidade na teoria da relatividade geral, anunciada em 1915 por Einstein, revolucionou a noção de espaço: deixou de ser algo externo, plano, absoluto, no interior do qual se situam objetos com massa. Ao contrário, o espaço é considerado uma consequência da presença desses objetos maciços. O resultado principal é que o espaço se forma e se deforma em relação à densidade dos objetos: quanto mais densa a massa, mais acentuada é a curvatura do espaço que a contém. Como a densidade pode atingir valores infinitos, a curvatura do espaço pode também alcançar o infinito. O espaço pode fechar-se sobre si mesmo. Consequentemente, a lei da causalidade pode ser excluída da relatividade geral. Ela deixa de constituir um dos princípios da teoria, embora permaneça como um "desejo" dos físicos. Com efeito, se a velocidade da luz permanece como um valor de propagação impossível de ser ultrapassado num trajeto clássico -o mais curto intervalo de espaço entre dois pontos do universo-, ela poderia, no entanto, ser ultrapassada caso as regiões curvas do espaço entrem em contato e, desse modo, abram uma nova passagem, ou seja, uma ponte de conexão.
Como poderíamos conceber uma tal passagem, num espaço a três dimensões?
Ao retornar às equações de Einstein, o astrofísico alemão Karl Schwarzschild, em 1916, demonstrou que uma estrela maciça deforma o espaço de uma maneira tão acentuada que acaba por criar um buraco ao seu redor, como uma bola muito densa criaria um afundamento numa superfície elástica. Se a massa for infinita, a curvatura se tornará infinita; o universo nesse ponto se dobrará sobre si mesmo a ponto de abrir uma fenda que talvez leve a um outro universo. Uma autêntica "ponte de conexão" entre duas regiões.
A simetria desse fenômeno supõe que a nova abertura -um "buraco branco"- esteja em exata oposição à do "buraco negro". Enquanto um buraco negro não deixa a luz escapar, em virtude de sua enorme massa, no buraco branco a luz é expelida a toda velocidade. É suficiente imaginar que os dois universos estejam no mesmo contexto para que as viagens quase instantâneas no espaço sejam possíveis. Essa ponte de conexão foi denominada "buraco de minhoca" pelo físico norte-americano John Wheeler, por analogia ao animal que, em vez de se deslocar na superfície, prefere cavar túneis no interior da terra. Podemos, portanto, opor-nos ao bom senso e aceitar a idéia de uma transferência quase instantânea de um lugar para outro, de um buraco negro para outro branco. Tal suposição não quer dizer que o retorno no tempo seja aceitável.
Do mesmo modo que o espaço não é algo absoluto, contendo em seu interior os objetos que o deformam, as equações da relatividade mostram que o tempo também perdeu o seu caráter absoluto, ou seja, a sua "linha uniforme" sobre a qual se inscrevem todos os eventos do universo. De fato, não existe mais, em sentido estrito, um tempo único e universal, mas vários tempos relativos; todos eles dependentes das condições físicas locais.
Convém ainda analisar as consequências provenientes do "paradoxo dos gêmeos", segundo o qual o tempo passa mais rápido para um viajante (primeiro gêmeo) do que para outro (segundo gêmeo) que permaneceu estacionário. Após a viagem do primeiro, se os dois vierem a se reencontrar, o que se deslocou envelheceu menos rapidamente do que o outro que não se moveu. No caso do paradoxo dos gêmeos, o que se deslocou, além de mais jovem, acabou por viajar no futuro, ao encontrar seu irmão mais velho.
Como esse trajeto para o futuro pode se transformar numa viagem para o passado? Retornemos aos buracos de minhoca e imaginemos que sua primeira extremidade se encontre sobre a Terra e a segunda, em Marte, onde viveria uma colônia de seres humanos. Dado que Marte permaneça fiel em sua rotação ao redor do Sol, é possível passar quase instantaneamente de um para o outro. Mas, se Marte deixasse o sistema solar e se afastasse à velocidade da luz, o buraco de minhoca se transformaria em uma máquina do tempo. Os relógios internos das duas extremidades do buraco sofreriam uma "decalagem". O que aconteceria vários anos mais tarde, quando os ocupantes de Marte usassem o buraco de minhoca? Apesar de as duas extremidades do buraco não estarem na mesma idade, quando se utilizasse uma das extremidades, se desembarcaria na outra no tempo registrado na primeira extremidade. Assim, o viajante marciano "mais jovem" sairá na outra extremidade, na época indicada pelo seu relógio de partida, não no da Terra. Ora, como o tempo passou menos rápido para os viajantes em Marte, ao retornar à Terra eles, na realidade, estão voltando ao passado.
Essa não é a única história imaginada pelos astrônomos. Alguns se referem a objetos teóricos como "cordas cósmicas", outros retomam a idéia de "universos paralelos" (abandonando a noção de realidade una) etc. Nesse contexto, o caso mais concreto continua sendo o do "buraco negro" conectado ao "buraco branco", uma das teses defendidas por Novello em seu livro sui generis. Mas a teoria requer que, se uma tal passagem espaço-temporal fosse criada, ela seja concentrada numa singularidade pontual, circundada de um vazio escondido por detrás de um horizonte de eventos e de existência permanente. Tudo isso significa que as passagens de espaço-tempo não podem aparecer depois de uma simples implosão estelar, mesmo das estrelas mais maciças. A única hipótese que reúne todas essas condições necessárias é a singularidade que existiu no universo antes do "big-bang".
Ao contrário do que acredita a maior parte dos autores de ficção científica, os físicos crêem que o bom senso é um conselheiro melhor do que as equações matemáticas. Mas alguns deles imaginam construir uma "máquina do tempo" como aquela do filme "Contato", de Carl Sagan, em exibição nos cinemas. Ela é possível no vazio quântico, onde reina um estado de equilíbrio composto por uma sucessão infinita de estados instáveis, nos quais a matéria positiva e a negativa (não se deve confundir com a antimatéria, que é positiva mas de carga oposta) emergem e se aniquilam instantaneamente.
Quando existe uma quantidade superior de matéria negativa em relação à matéria positiva, surge um "buraco de minhoca". Para construir uma máquina do tempo são necessárias duas condições: em primeiro lugar, uma quantidade de energia negativa capaz de impedir que o buraco negro se feche rapidamente; e, em segundo, a possibilidade de ampliar o buraco microscópico a dimensões macroscópicas. Essas duas condições são de realização impossível no momento atual. Por outro lado, parece improvável que um ser vivo possa atravessar, sem prejuízo, uma tal região. Nada impede que os escritores de ficção científica continuem com suas especulações. A mais notável, do ponto de vista cinematográfico, foi a imaginada por Carl Sagan, no filme "Contato", uma das mais emocionantes viagens ao passado através de um buraco de minhoca.
Ronaldo Rogério de Freitas Mourão é pesquisador titular do Museu de Astronomia e Ciências Afins e autor de, entre outros, "Dicionário Enciclopédico de Astronomia e Astronáutica" (Nova Fronteira).

Folha de São Paulo

A NATUREZA DO ESPAÇO E DO TEMPO

A flecha do tempo

Edelcio G. De Souza

Com o estabelecimento dos novos paradigmas da física deste século, principalmente com o advento da teoria da relatividade geral e da mecânica quântica, foram colocadas em xeque várias categorias filosóficas tais como o determinismo, a causalidade, a objetividade, apenas para citar algumas delas. Além disso, as concepções kantianas de espaço e de tempo foram completamente modificadas, dando lugar ao conceito unificado de espaço-tempo, fruto da teoria da relatividade restrita elaborada por Einstein em 1905.
É exatamente sobre o conceito de espaço-tempo que Stephen Hawking e Roger Penrose procuram empreender um debate neste livro. A discussão gira em torno das discordâncias entre esses dois cientistas acerca da natureza do espaço-tempo e de outras questões mais específicas tais como a "flecha do tempo", "as condições iniciais no nascimento do universo" e "a maneira como os buracos negros consomem informação". Percebe-se, no entanto, que se trata aqui não apenas de uma discussão sobre conceitos e entidades da física contemporânea, mas sim de um debate acerca de posicionamentos filosóficos muito diferentes e que exercem influência fundamental no tipo de investigação que procuram realizar.
O texto é composto por seis conferências proferidas em 1994 no Instituto de Ciências Matemáticas Isaac Newton da Universidade de Cambridge, seguido de um debate entre eles. Embora o conteúdo do texto não seja fácil, é possível, no decorrer dos temas discutidos, separar claramente suas posições e críticas.
As três primeiras conferências, duas de Hawking e uma de Penrose, versam principalmente sobre o tema dos buracos negros. Hawking, após apresentar-se como um positivista no sentido de que uma "teoria física é apenas um modelo matemático e que não tem sentido perguntar se ela corresponde à realidade", passa a expor os principais resultados sobre a estrutura global do espaço-tempo, aplicando as técnicas dos teoremas de singularidade aos buracos negros. Talvez a conclusão mais interessante dessa discussão seja o surpreendente resultado acerca da perda de informação nos buracos negros, o que significa que "a gravitação introduz um novo nível de imprevisibilidade na física para além da incerteza usualmente associada à teoria quântica".
A partir do capítulo quarto o tema volta-se para o significado da teoria quântica, com uma breve exposição do paradoxo do gato de Schrõdinger e o problema da medida. Penrose discute a teoria da dupla evolução dos sistemas quânticos: uma de natureza determinista representada pela equação de Schrõdinger e outra de natureza indeterminista representada, por sua vez, pela redução do vetor de estado. Penrose mostra-se cético em relação à solução do problema da medida via redução da função de onda; para ele, "a resposta para o problema da medida não se encontra aqui". O importante nessa discussão é o conceito de realidade quântica que, no caso do gato, o estado de superposição do gato vivo com o gato morto não pode corresponder a nenhum tipo de realidade. Visto que Hawking se posiciona como um instrumentalista, tal problema não tem nenhum sentido para ele.
Os dois últimos capítulos versam sobre cosmologia quântica (Hawking) e a aplicação da teoria dos "twistors" ao espaço-tempo (Penrose). Aqui são discutidos problemas relativos à termodinâmica (seta do tempo) e, principalmente, a questão das condições iniciais do universo com a "proposta de ausência de fronteira" de Hartle e Hawking.
O capítulo final é constituído pelo debate propriamente dito no qual suas respectivas posições acerca dos assuntos ventilados no texto são claramente definidas. Nas palavras do próprio Penrose: "No início deste debate Stephen disse que ele pensa ser um positivista, e eu um platonista. Mas o ponto essencial aqui é que eu sou um realista. Também, se compararmos este debate ao famoso debate entre Bohr e Einstein, 70 anos atrás, Stephen desempenha o papel de Bohr e eu desempenho o de Einstein. Einstein argumentava que deve existir algo como o mundo real, não necessariamente representado por uma função de onda, ao passo que Bohr dizia que a função de onda não descreve um micromundo "real', mas somente um "conhecimento' útil para fazer previsões".
Parece-me um tanto quanto presunçoso comparar o debate do presente livro com aquele de Bohr e Einstein. Naquele momento tratava-se de discutir as consequências de um paradigma emergente que nortearia toda a pesquisa a ser empreendida no futuro. No entanto, o debate que o texto nos oferece é fruto da dificuldade de solucionar os quebra-cabeças que esses próprios paradigmas nos impõem e que indicam a aproximação de um período de crise muito bem-vindo para as próximas gerações.
Edelcio Gonçalves de Souza é professor de lógica e filosofia da ciência da Pontifícia Universidade Católica de São Paulo.

Folha de São Paulo

PERFIS

Física como teimosia

Alberto Luiz Da Rocha Barros

As preocupações com o alcance social da ciência e com a física como componente da cultura humana levaram nosso grande cientista José Leite Lopes, físico teórico de fama internacional, a criar em 1963 uma série de publicações intitulada "Ciência e Sociedade", no Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), do qual foi um dos fundadores.
Neste volume, foram coligidos 35 artigos sobre perfis de homens de ciência que constituem parte importante da memória da física no Brasil. No excelente prefácio, os editores dedicam o livro "a todos aqueles cientistas que, como o Prof. José Leite Lopes, não adotam uma postura meramente tecnicista vis a vis a ciência" e observam que um título mais apropriado talvez seria "Perfis de Teimosia": "Teimosia em dedicar toda uma vida para criar um ambiente científico no Brasil necessário para que a Universidade se libertasse dos grilhões do mero academicismo descompromissado".
Nesta coletânea, figuram físicos brasileiros como Mário Schenberg, José Leite Lopes, Cesar Lattes, Jayme Tiomno, Marcello Damy de Souza Santos, Jorge André Swieca e cientistas estrangeiros que influenciaram a física no Brasil, como o austríaco Guido Beck (que foi assistente de Heisenberg), os argentinos J. J. Giambiagi e Jorge Helman, o prêmio Nobel norte-americano Richard Feynman e o italiano Enrico Predazzi.
Também constam, em textos escritos por Leite Lopes, dois físicos que, embora não tenham morado no Brasil, se preocuparam com nossa ciência. O primeiro deles é o paquistanês Abdus Salam, que ganhou o Prêmio Nobel de Física em 1979, juntamente com S. Weinberg e S. Glashow, pela criação da teoria que unifica as interações eletromagnética e nuclear fraca, da qual Leite Lopes é um precursor com sua idéia do bóson vetorial, pioneirismo assinalado por Weinberg ao receber o prêmio.
O segundo é Robert Oppenheimer, muito conhecido por ter sido diretor do Laboratório de Los Alamos, onde se realizaram os estudos e preparativos para a primeira bomba atômica. Este físico, ao se referir à ciência no Brasil, assinalava que "não há posições em número suficiente para cientistas universitários no Brasil, não há número suficiente de estudantes de ciências puras no Brasil. Estas afirmações são válidas se os senhores quiserem apoiar uma sociedade tecnológica, se o impulso que agora existe tiver que prosseguir".
Boa parte dos textos é de autoria de Leite Lopes, que lembra a figura de Mário Schenberg, das aulas que assistiu na sua cátedra de mecânica racional e celeste, na USP. Nesta época, tomou conhecimento do regime de "tempo integral" que vigorava na USP e preconizou sua adoção na Universidade do Brasil, no Rio de Janeiro, em seu discurso de posse na cátedra de física teórica em 1948 (republicado na "Revista Adusp", nº 11), afirmando que este regime era indispensável para que os pesquisadores tivessem tranquilidade para o exercício da atividade científica, que exige grande dedicação e concentração. Nos tempos atuais de "genocídio salarial", será sempre bom lembrar da importância do tempo integral para o desenvolvimento científico e cultural das universidades brasileiras.
Leite Lopes presta homenagem comovida ao seu mestre de Recife, Luiz Freire, grande humanista e um dos pioneiros da física no Brasil. Artigos sobre o próprio Leite Lopes são escritos por Cesar Lattes e Pinguelli Rosa. Atualmente, Leite Lopes preside o conselho da Cátedra Mário Schenberg do Instituto de Estudos Avançados da USP.
Na coletânea também figuram cientistas de outras áreas, como os biólogos Carlos Chagas, Walter Oswaldo Cruz, Henri Walter Bates, os químicos Mo‹se Ha‹sinsky e Jacques Danon, o historiador Richard Westfall (biógrafo de Newton) e os matemáticos Joaquim Gomes de Souza (o fabuloso dr. Souzinha) e Oliveira de Castro, que teve importante papel no desenvolvimento do CBPF e fazia versos bem humorados, como "Fofocas de um Octagenário".
Analisando a criatividade científica, há dois artigos curiosos e com fino senso de humor. Um deles, intitulado "Einstein Comeu Vatapá Com Pimenta", de Luciano Videira, conta a visita de Einstein ao Brasil em 1925. O outro, escrito em italiano por E. Recami, é sobre Ettore Majorana, misteriosamente desaparecido e considerado um gênio por Fermi, e inclui um interessante catálogo de seus manuscritos inéditos.
Esta valiosa seleção de artigos tem o mérito de exibir a atividade científica como um processo criativo dentro do contexto da cultura, tendo assim um profundo significado humanístico. É uma leitura recomendada a todos aqueles que amam a ciência e "vêem na física uma aventura do pensamento", no dito famoso de Einstein.

Alberto Luiz da Rocha Barros é professor do Instituto de Física da USP.

Folha de São Paulo