Maestro invisível

Nosso colunista deixa os mistérios da astrofísica de lado e aventura-se no tema desta edição de Galileu: os mecanismos que regem o cérebro humano

"Talvez nenhuma questão seja tão misteriosa e importante quanto a do funcionamento do cérebro"

Quem é você? O que faz de você um ser único dentre mais de seis bilhões de humanos? Por que você é diferente dos seus irmãos e primos? Por que, a um nível mais básico, somos diferentes dos macacos? De todas as perguntas fascinantes que fazemos sobre o Universo e sobre a vida, talvez nenhuma seja tão misteriosa e importante quanto a questão do funcionamento do cérebro. É graças a ele que amamos, sonhamos, sofremos, corremos, nadamos, nos lembramos do passado ou apreciamos uma boa refeição. É graças a ele que você é você.

No século passado, cientistas determinaram que o cérebro é formado de pequenas entidades capazes de se comunicar entre si por meio de impulsos elétricos. Essas unidades fundamentais, os neurônios, são os "átomos" do cérebro, em torno de 100 bilhões deles. Eles se comunicam por meio de dendritos (receptores) e axônios (transmissores), tentáculos que estabelecem centenas de trilhões de conexões entre os vários neurônios. Cada cérebro carrega, em menos de dois quilos de matéria, aproximadamente o mesmo número de dendritos que o de grãos de areia na praia de Copacabana!

O poder de processamento de informação oferecido por tal número de conexões entre neurônios é incalculável. Em linguagem imprecisa, mas sugestiva, o cérebro é como um hiper-computador, no qual cada neurônio é uma CPU. Só que, diferentemente dos computadores modernos, nos quais a corrente elétrica flui linearmente entre uma ou duas CPUs ou é distribuída entre centenas ou milhares delas em computadores paralelos, no cérebro os trilhões de ligações entre as CPUs são infinitamente mais versáteis. O resultado é uma entidade eletrobiológica ("máquina" não parece um termo adequado) capaz de captar, por meio dos cinco sentidos, uma quantidade gigantesca de informação e, após processá-la, de recriar, integrando essa informação toda, o que chamamos de percepção da realidade. Ou seja, o que chamamos de "realidade" é uma re-criação do cérebro, o mais perfeito dos simuladores virtuais.

Comparando a nossa percepção da realidade, considerada como uma simulação virtual realizada por meio de neurônios, com os computadores mais modernos vemos o quanto ainda temos que aprender sobre o funcionamento do cérebro. Um dos sonhos dos cientistas da computação é a criação de uma máquina capaz de pensar, uma inteligência artificial. Durante os anos 1960 e 1970, grandes pronunciamentos foram feitos, anunciando a proximidade dos computadores inteligentes. E dos carros voadores… Até agora nenhum dos dois foi inventado. No caso dos computadores inteligentes, quanto mais aprendemos sobre o cérebro mais impressiona a sua complexidade. E, infelizmente, mais remota a possibilidade de construirmos uma máquina inteligente, ao menos no futuro mais próximo.

Nos últimos dez anos, tecnologias de visualização não-invasivas, como a Imagem por Ressonância Magnética (MRI) e a Tomografia por Pósitrons (PET), vêm permitindo o estudo do funcionamento do cérebro em tempo real, ou perto disso. Essas pesquisas revelaram a enorme capacidade que os neurônios têm de funcionar em grupo, alguns com milhares deles, como estrelas piscando na noite, e de diferentes grupos comunicarem-se em regiões diferentes do cérebro, como se fossem instrumentos numa orquestra regida por um maestro invisível. Ouvir uma música ou pensar nela aciona grupos semelhantes de neurônios. É dessas intricadas relações que o seu cérebro conjura a sua pessoa, a sua mente, você: tão diferente dos outros bilhões de pessoas no mundo, mas, em essência, também tão igual.

“Onde está todo mundo?”

Apesar das possibilidades remotas, nosso colunista inclui a si mesmo no grupo de cientistas que nutrem a esperança de um dia encontrar vida alienígena inteligente

A pergunta do título foi feita pelo grande físico italiano Enrico Fermi a alguns de seus colegas de Los Alamos, o laboratório americano onde, entre 1942 e 1945, foi construída a bomba atômica. Fermi não se referia a uma lista de convidados para uma festa. Sua preocupação era com os seres extraterrestres que, supostamente, deveriam já ter nos visitado.

Fermi raciocinou da seguinte forma: sabemos que nossa galáxia, a Via Láctea, tem em torno de 100 mil anos-luz de diâmetro e uma idade de 10 bilhões de anos. Se alguma forma de vida inteligente tivesse desenvolvido espaçonaves capazes de viajar, digamos, a 10% da velocidade da luz (isto é, 30 mil km/s), teria atravessado a galáxia 10 mil vezes em 10 bilhões de anos. Nessas travessias todas, por que não deram uma ou mais paradinhas por aqui? Onde estão os ETs?

OK, você pode argumentar que é extremamente improvável que uma civilização tivesse se desenvolvido a tal ponto de sofisticação logo no início da vida da galáxia, há 10 bilhões de anos. Afinal, a Terra só surgiu há 4,6 bilhões de anos, e a vida inteligente, em torno de 100 mil anos atrás. Ou seja, passaram-se quase 5 bilhões de anos até que vida inteligente pudesse aparecer aqui. Tudo bem, dou um desconto. Digamos, então, que seres ultra-sofisticados surgiram em algum outro ponto da galáxia há 1 bilhão de anos. Nesse caso, eles teriam tido tempo de atravessar a galáxia mil vezes. Cadê eles?

Existem várias respostas possíveis para essa pergunta. Muitos acreditam que eles estiveram já por aqui. Outros que ainda estão. Infelizmente, não temos qualquer prova disso. Não existem artefatos com tecnologia alienígena, provas de teoremas matemáticos dadas a cientistas, sabedoria profunda de inteligências mais sofisticadas reveladas a filósofos ou políticos, nada de concreto. Existem depoimentos, visões e miragens que podem ser explicadas muito mais facilmente como fenômenos atmosféricos do que como sendo espaçonaves. Os deuses, segundo a opinião da maioria absoluta dos cientistas, não eram astronautas. É muito mais fácil acreditar em algo quando se quer muito acreditar nesse algo.

Sei que essa posição irá desapontar aqueles que juram ter visto algo estranho e "inexplicável" nos céus. Eu também já vi, mas era um meteorito espetacular. Os cientistas não são céticos porque são chatos; são céticos para proteger a sociedade de abusos da verdade, charlatanismo e oportunismo que ainda ocorrem com muita freqüência. Seríamos os primeiros a celebrar a descoberta de vida extraterrestre. Afinal, a natureza é cheia de surpresas, e muito mais esperta do que nós.

O que sabemos é que, ao menos no nosso Sistema Solar, a possibilidade de vida existe, mas é remota. Talvez tenha existido em Marte, talvez existam seres muito exóticos em Europa, a lua de Júpiter que tem um oceano sob uma crosta de gelo. Vários fatores complicam a questão. Mesmo que a vida seja muito criativa e resistente, as condições nos outros planetas são muito difíceis: frio ou calor intenso, radiação destrutiva, falta de água. Fora isso, o pulo em complexidade de vida para vida inteligente é imenso. Acho provável que exista vida em outros planetas e luas pela galáxia. Porém a probabilidade de que essas formas de vida sejam inteligentes e tecnologicamente sofisticadas a ponto de viajar pelo espaço a velocidades altíssimas é muito pequena.

Mas não é nula. É isso que nutre a esperança de tantos, não só a dos que juram já ter visto os ETs, como, também, a dos cientistas céticos que sonham em vê-los.

Uma outra inflação

Esqueça os problemas da economia. para a cosmologia, o fenômeno ajuda a compreender a expansão do universo

Parece brincadeira, mas inflação não é importante só em economia. Em cosmologia é algo crucial. Aliás, com papel inverso. Se em economia inflação causa problemas, em cosmologia ela resolve. O que ambas têm em comum é o crescimento acelerado de alguma quantia. No caso da economia, dos preços das coisas; na cosmologia, do tamanho do Universo.

O leitor deve estar se perguntando por que o crescimento acelerado do tamanho do Cosmo é algo de bom para a cosmologia. Tudo começa com o Big Bang. Segundo esse modelo, aceito pela maioria absoluta dos cientistas em razão de suas várias confirmações observacionais, o Universo teve uma infância muito quente e densa e vem se expandindo e resfriando desde então. Hoje, sabemos que o Cosmo tem uma idade finita, um pouco menos que 14 bilhões de anos. Porém, apesar de seus inúmeros sucessos, o Big Bang, como qualquer modelo científico, tem suas limitações. Por exemplo, sabemos hoje que o espaço tem uma geometria plana. Isso significa que ir para o norte ou o sul, para o leste e o oeste, ou para cima e para baixo dá no mesmo. Poderia, alternativamente, ter a geometria de uma bola, como Albert Einstein imaginou em 1917. O modelo do Big Bang não explica por que venceu a plana, dentre as várias possíveis geometrias para o espaço.

Existem outras limitações do Big Bang, mas vamos focar só na geometria do espaço. O objetivo da ciência é tentar explicar o máximo possível sobre o mundo natural com um mínimo de suposições. Portanto, quanto mais poderoso um modelo, mais ele pode explicar. Por que a geometria do Universo é plana? Será que existe alguma explicação plausível?

Em 1981, o físico americano Alan Guth, hoje professor no MIT (Massachusetts Institute of Technology), teve a seguinte idéia: e se o Universo, ainda bastante jovem, tivesse passado por um período no qual houvesse crescido violentamente rápido, como um balão que fosse inflado por uma bomba ultrapoderosa? Como sabemos graças aos balões de festas de aniversário, quanto mais os inflamos, menos curvos eles ficam. Basta focar um pequeno ponto e ver o que ocorre enquanto eles vão crescendo: quanto maiores, mais planos. Pois o mesmo acontece com a geometria do Cosmo: se ela inflar rapidamente, vai ficar extremamente plana.

Guth propôs que a energia necessária para inflar o universo-bebê tenha vindo da matéria que existia nessa época primordial, bem diferente da que vemos hoje, formada por átomos e moléculas. Teorias que descrevem como a matéria interage nas altíssimas energias que existiam logo após o "bang", milhões de trilhões de vezes maiores do que as liberadas nas explosões de bombas atômicas, incluem precisamente o tipo de matéria que dá o empurrão necessário ao Cosmo, causando sua inflação. Portanto, Guth sugeriu que a física do muito pequeno, das partículas elementares, explicasse a física do muito grande, a geometria plana do Universo.

Como todo bom modelo científico, o universo inflacionário fez outras previsões, fora a geometria plana do Cosmo. Uma delas, ligada à formação de galáxias e outras estruturas astronômicas, foi confirmada recentemente. Há poucas semanas, dei um seminário no MIT que calhou de ser no dia do sexagésimo aniversário de Guth. Ele era todo sorrisos. Seus colegas de trabalho encheram a sala de balões coloridos, cada um uma lembrança de sua idéia genial.

Razão irracional?

Nosso colunista vê falhas no discurso de cientistas ateus como Richard Dawkins e revela: “o mistério do desconhecido me inspira por ser real”

O leitor de Galileu viu, na reportagem de capa da edição de janeiro, a nova face da antiga guerra entre ciência e religião: os cientistas, ao menos alguns deles, resolveram contra-atacar e criticar severamente a religião. Mais do que criticar, ridicularizar. Segundo Richard Dawkins, o famoso divulgador de ciência inglês, autor, entre outros, do celebrado "O Gene Egoísta", a religião é uma grande ilusão, perpetrada por milênios. Deus não existe, milagres não existem, o sobrenatural não existe. Em pleno início do terceiro milênio, é mais do que óbvio que a religião é desnecessária, coisa do passado.

Como não podia deixar de ser, as afirmações de Dawkins e outros (por exemplo, Sam Harris e Daniel Dennett) ofendem muita gente. E deveriam. Me parece que Dawkins queria exatamente isso, polemizar. Bem, ele conseguiu. Seu livro "The God Delusion" ("A Desilusão Deus") está na lista dos mais vendidos nos EUA e ele apareceu na capa da "Time", uma das revistas mais lidas do mundo. As pessoas estão prestando atenção. Mas será que o que está sendo dito faz sentido? E, se faz, será que está sendo dito do modo certo?

Não há dúvida de que a ciência, na sua descrição material do mundo, é incompatível com a existência de uma realidade sobrenatural, paralela. A ciência lida apenas com o que é mensurável, com fenômenos quantitativamente verificáveis. Não existe espaço para depoimentos pessoais, visões ou alucinações de caráter religioso. Portanto, milagres, fantasmas ou outras entidades que não obedecem às leis naturais não entram no discurso científico. É simples: se algo ocorre e é visto, ou seja, se interage com alguém ou com um detector, passa a fazer parte da realidade. Como tal, deve ser compreensível como um fenômeno natural. Para a ciência, o sobrenatural não existe.

É fácil criticar as premissas da religião, ao menos ao nível mais básico. Se você acredita em Deus, não diga a seu filho que fantasmas não existem. E qual dos tantos deuses propostos pelas religiões do mundo é o Deus de verdade? Exemplos não faltam. Porém o argumento central de Dawkins é, na minha opinião, furado. Ele usa a razão para justificar o irracional. Segundo ele, Deus, sendo a entidade mais perfeita que existe, deveria ser o produto final da evolução, e não o seu precursor: se foram necessários 3,5 bilhões de anos até que a vida conseguisse fabricar seres inteligentes, demoraria muito mais para uma criatura perfeita surgir. O argumento falha por usar a teoria da evolução fora de seu regime de validade. Deus não obedece às leis de causa e efeito que regem o Universo material. Se a intenção de Dawkins era convencer pessoas incertas com relação à religião a mudarem de idéia, não acho que esse seja o caminho certo.

Mas, então, o que fazer? Primeiro, definir o público-alvo. Os religiosos ortodoxos jamais mudarão de idéia. Porém milhões de pessoas vão a igrejas e sinagogas mais por tradição do que por convicção. Vão não por acreditar que a hóstia é a carne de Cristo ou que os Dez Mandamentos vieram de Deus, mas porque seus avôs e pais também vão. Vão para pertencer a um grupo, para fazer parte de uma tradição cultural. Vão para se proteger do mundo, da dor, da perda. A ciência não tem o direito nem a função de interferir na fé das pessoas. O que deve ser feito é esclarecer, educar o público para evitar confusões. O erro da ciência é supor que tudo é razão. Já a religião erra quando quer ser ciência.

Muitos cientistas são religiosos por verem na natureza a obra de Deus. Não é o meu caso. A beleza que vejo na natureza não atribuo a Deus, mas à própria natureza. O mistério do desconhecido me inspira por ser real. E o mais fascinante é que, através da ciência, podemos decifrar ao menos parte dele.

Escuridão cósmica

Como todo modelo científico, o Big Bang tem suas lacunas. A maior de todas é o mistério sobre a matéria e a energia escuras



Acosmologia - a parte da física que estuda as propriedades do Universo - tem passado por momentos emocionantes. O assunto, como escrevi para a reportagem de capa de Galileu de novembro, é bem controverso. A origem do Universo, ou como surgiu "tudo", é algo que mexe com as pessoas, despertando apaixonadas discussões. Nos quase 80 anos desde que o astrônomo americano Edwin Hubble descobriu que as galáxias distantes estão se afastando da nossa Via Láctea, o modelo do Big Bang tomou corpo e aceitação na comunidade científica: o prêmio Nobel de 2006 foi para John Mather e George Smoot, ambos responsáveis por observações que provaram conclusivamente que o Universo teve, de fato, uma infância muito quente e densa como prevê o Big Bang.

Porém, como todo bom modelo científico, o Big Bang também tem suas limitações. Existem várias lacunas ainda não explicadas, tanto nos primórdios da história cósmica, durante os primeiros centésimos de milésimo de segundo após o "bang", quanto, pasme caro leitor, no Cosmo atual.

Por incrível que pareça, não sabemos do que o Universo é feito. Ou melhor, qual a composição da matéria que preenche o Cosmo. A situação enfrentada pelos cosmólogos é semelhante à de um cozinheiro que sabe que precisa de três ingredientes para fazer o seu bolo, sabe a quantidade necessária de cada ingrediente, mas só conhece um deles.

O ingrediente conhecido, claro, é a matéria normal, feita de prótons e elétrons, que compõem tudo o que existe, das pedras e borboletas aos anéis de Saturno e as estrelas. O problema é que medidas obtidas nas últimas décadas indicam que essa matéria normal é a minoria absoluta no Cosmo. Para ser mais preciso, apenas 5% da matéria cósmica. E os outros 95%? Em torno de 1930, o astrônomo Fritz Zwicky demonstrou que galáxias que coexistem em aglomerados - grupos de galáxias que, atraídas pela própria gravidade, giram em torno de si mesmas como moscas em torno de uma lata de lixo - comportam-se como se atraídas por muito mais matéria do que aquela visível. Mais tarde, ficou claro que em torno de 90% da matéria em aglomerados e mesmo em galáxias individuais é invisível a olho nu.

O estranho é que essa matéria não é composta de elétrons e prótons como os nossos átomos. Sabemos que ela existe devido à sua força gravitacional, mas não sabemos do que é feita. Por isso, essa matéria foi batizada de "matéria escura". Medidas das velocidades de galáxias em aglomerados e das propriedades da radiação de fundo cósmico - a radiação de microondas que banha o cosmo - indicam que aproximadamente 25% da matéria cósmica é matéria escura. Somando com os 5% de matéria normal, chegamos a 30%. Faltam os outros 70%…

Em 1998, outra descoberta astronômica sacudiu o mundo científico. Objetos muito distantes e brilhantes, conhecidos como supernovas do tipo Ia, parecem estar se afastando menos rapidamente do que a expansão prevista pelo Big Bang. Menos rapidamente com relação a quê? A objetos mais próximos. Como a luz vinda de objetos distantes deixou-os no passado remoto, a conclusão é fantástica: em torno de 10 bilhões de anos atrás, o Universo resolveu acelerar sua taxa de expansão, como se uma espécie de antigravidade tivesse passado a agir. A questão, claro, é o que pode causar esse efeito? Vários candidatos foram propostos para descrever essa "energia escura", que nem cara de matéria tem, não sendo formada por partículas, mas, sim, espalhada pelo Cosmo como uma sopa de energia. Sabemos que ela ocupa precisamente os outros 70% da receita cósmica. O desafio agora é descobrir o que são essa matéria e energia escuras. Quem acha que não existe emoção em ciência não sabe o que está perdendo!