Conferência do Solstício - Física Quântica

A IV Conferência do Solstício deste ano será dedicada à 'Física Quântica'.

A oradora convidada, Patrícia Gonçalves, irá explicar de modo claro, este tema, a todos os que queiram conhecer melhor a disciplina.

A iniciativa terá lugar na Escola-Oficina nº1, no Largo da Graça, em Lisboa, no dia 16 de Dezembro, às 18h.

A Patrícia Gonçalves é investigadora do 'LIP - Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas' e docente no 'Instituto Superior Técnico'.

A entrada é gratuita, mas a inscrição é obrigatória.

Mais informações:
Local: Escola-Oficina nº1, Largo da Graça, 58, Lisboa
Data: 16 de Dezembro, 18h
Organização: COMCEPT - Comunidade Céptica Portuguesa
Ver mais: aqui.

A HERANÇA DE LORDE RAYLEIGH

No próximo dia 18 de Abril, terça-feira, pelas 18h00, realiza-se no Rómulo Centro Ciência Viva da Universidade de Coimbra a palestra intitulada "A herança de Lorde Rayleigh".

O palestrante será o matemático Pedro Freitas, Professor no Departamento de Matemática da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Investigador do Grupo de Física Matemática da Universidade de Lisboa.

Nesta palestra, "iremos apresentar várias consequências do trabalho de Lorde Rayleigh em acústica e radiação, e as suas ligações à geometria e aos primeiros passos da mecânica quântica. Veremos como o seu livro de 1877 "The theory of sound" deu origem a uma série de problemas que ainda hoje são objecto de estudo em matemática, e como uma desigualdade geométrica, conhecida na Grécia antiga mas apenas demonstrada rigorosamente no século XIX, está subjacente à determinação das formas que optimizam tanto as baixas como as altas frequências."

Esta palestra insere-se no ciclo "Ciência às Seis" coordenado por António Piedade.

ENTRADA LIVRE
Público-alvo: Público em Geral 

Link para o post sobre este evento no facebook.

DETECTADAS NOVAS ONDAS GRAVITACIONAIS

Texto primeiramente publicado na imprensa regional.

T. PYLE/LIGO

Há milhares de anos que o ser humano desvenda o universo através da luz visível. Com ela aprendemos a ver o cosmos. No século XVII, a partir do uso do telescópio por Galileu para observar o céu nocturno (e não só) descobrimos que havia muito mais luz onde antes só havia breu. Com o progressivo desenvolvimento de melhores telescópios os astrónomos foram vendo cada vez mais estrelas, descobrindo galáxias e outros astros. A contemplação do universo deslumbrava, mas o melhor ainda estava para vir.

Com a descoberta de diferentes gamas de radiação electromagnética (infravermelho, ultravioleta, ondas de rádio, micro-ondas, raios X, raios gama), de que a luz visível é uma muito pequena parte, foi possível amplificar a nossa íris de observação do universo e descobriu-se o que antes não se conhecia nem se pensava existir. O Universo é muito maior e antigo do que se julgava. Uma nova astronomia e cosmologia nasciam há cerca de cem anos.

Contudo, temos observado o universo “só” através da radiação electromagnética que nos chega. E hoje sabemos que o Universo observável através desta radiação corresponde só a 4% daquilo que se estima constituir o Universo. Por exemplo, a radiação electromagnética parece não interagir com a matéria negra (que sabemos existir, mas não sabemos o que é!). Mas esta matéria negra parece interagir graviticamente com os corpos com massa como as galáxias. Se a gravidade é importante para compreender o movimento dos corpos feitos com a mesma matéria que nos compõe, talvez ela nos traga alguma luz sobre aquilo que não podemos ver, como sejam os buracos negros.

É por aqui que a detecção de ondas gravitacionais, previstas teoricamente há precisamente cem anos por Einstein, pode permitir-nos dizer que poderemos estar na alvorada de uma nova jornada na nossa investigação sobre o universo em que existimos. E o mais deslumbrante é que é imprevisível o que ainda não conhecemos hoje. A surpresa mora no futuro.

Einstein previu que certos fenómenos não só deformariam o espaço-tempo, como dariam origem a ondulações, a ondas gravitacionais. Assim como o choque de uma pedra com a superfície de um lago gera ondas que podemos sentir na margem, acontecimentos envolvendo grandes massas em movimento acelerado provocam ondulações que se propagam no espaço-tempo à velocidade da luz.

A teoria prevê que as ondas gravitacionais resultantes de fenómenos muito distantes da Terra sejam muito ténues. Para a sua detecção directa os cientistas necessitam de instrumentos muito sensíveis. Ao longo das últimas décadas, foram instalados para esse efeito quatro detectores baseados na interferometria de raios LASER: dois nos Estados Unidos (LIGO - Laser Interferometer Gravitational-Wave Observator), um na Alemanha (GEO600) e outro na Itália (VIRGO).

Agora, no passado dia 15 de Junho, foi publicado um artigo na revista PhysicalReview Letters que anuncia que às 3h38m de 26 de Dezembro os dois detectores LIGO, em colaboração com o detector VIRGO, detectaram directamente pela segunda vez ondas gravitacionais. Estas demoraram apenas 1,1 milissegundos entre os dois detectores (situados a 3000 km de distância entre Livingston e Hanford nos EUA) e, segundo a simulação efectuada pelos cientistas,  foram geradas  há cerca de 1400 milhões de anos nas últimas 27 órbitas de dois buracos negros antes de estes se fundirem. Os buracos tinham 14 e oito vezes o tamanho da massa do Sol e o resultante com 21 vezes a massa solar. Durante este evento cósmico, cerca de uma massa solar de energia foi convertida em ondas gravitacionais, as que agora foram sentidas na Terra.

É a confirmação de que somos capazes de detectar ondas gravitacionais, que os buracos negros existem e de muitos andam” aos pares por esse Universo fora. Agora vemos onde antes eramos cegos.

António Piedade

ONDE ESTÃO AS FRONTEIRAS DA FÍSICA?

Na próxima 5ª feira, 28 de Abril de 2016, pelas 18h realiza-se no RÓMULO Centro Ciência Viva da Universidade de Coimbra, a palestra intitulada "Onde estão as fronteiras da Física? Da matéria e energia escura aos sistemas complexos", com Carlos Fiolhais, no âmbito do ciclo Fronteiras da Ciência, coordenado por António Piedade, a decorrer até Julho de 2016.

Sinopse da palestra:

Há cem anos tinha sido acabada uma das mais belas teorias físicas: a teoria da relatividade geral de Einstein. O átomo de Bohr, com o núcleo de Rutherford, existia há pouco, como uma versão primitiva da teoria quântica. Conhecia-se a supercondutividade mas não a sua justificação. Há 50 anos a teoria quântica tinha sido desenvolvida, permitindo saber de modo bastante preciso como funcionavam os átomos, moléculas e sólidos (química e física da matéria condensada). Tinha avançado a física nuclear, sabendo-se como funcionava o Sol. Com a teoria quântica, explicou-se a supercondutividade e construiu-se o transístor, base da tecnologia de computadores, e o laser, base da fotónica. Na altura, viu-se pela primeira vez a radiação cósmica de fundo, que confirmou a teoria do Big Bang.

Nos últimos 50 anos obteve-se um modelo padrão da física de partículas e forças fundamentais e um modelo padrão da cosmologia, os dois relacionados um com o outro. No CERN descobriu-se o Higgs, coroa de glória do modelo padrão. Mas este modelo é insatisfatório: procuram-se hoje teorias de superunificação. A teoria da relatividade geral foi confirmada com a recente descoberta de ondas de gravidade. Mas falta uma teoria quântica da gravidade. Dos céus surgiram dois enigmas: a matéria negra (procuram-se no CERN partículas dela) e a energia escura. E permanecem mistérios como a assimetria de matéria e a inflação.

Uma outra fronteira da Física é a complexidade: Os computadores avançaram extraordinariamente assim como os algoritmos que usam. A química, a ciência dos materiais e a biologia ficaram ao alcance da física. A teoria dos sistemas complexos surgiu graças às novas possibilidades computacionais. Fizeram-se, por exemplo, avanços teóricos na formação de sistemas solares e na síntese biológica, enquanto nos céus se encontravam exoplanetas e se procurava a origem da vida. Os computadores quânticos permitirão decerto avanços em múltiplas áreas. O último reduto do complexo é, decerto, o cérebro e o fenómeno da consciência.

ENTRADA LIVRE 

Público-alvo: Público em geral

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PAIXÃO PELA FÍSICA

Recensão primeiramente publicada na imprensa regional.

Muito provavelmente também aconteceu consigo. Há professores cuja influência nos acompanha pela vida fora. Professores que, com o seu entusiasmo e carisma contagiante, nos iluminaram o caminho, nos ensinaram de forma apaixonante uma dada disciplina, nos mostraram a beleza que há mesmo nas matérias mais difíceis. Em suma, há professores que mudam a nossa vida debruando-a com a paixão que há em compreender, em saber.

Entre nós há, felizmente, muitos exemplos de professores desses. Exemplo maior nas ciências foi o professor de física e de química Rómulo de Carvalho, que ensinou apaixonadamente várias gerações de alunos que lhe ficaram e estão agradecidos.

Na Física, a nível mundial, há um professor que se destaca: Walter Lewin. O leitor poderá não o conhecer. Mas, acredite, se assistir a uma aula dele passará a olhar para a Física com entusiasmo. Se já gostar de Física, ficará deslumbrado com a forma apaixonada, divertida e simultaneamente rigorosa com que Walter Lewin ensina as matérias mais difíceis e exigentes da Física.

E onde é que pode assistir às aulas deste professor? Na comodidade da sua casa, através do YouTube, na internet. É que as aulas que Lewin deu durante décadas no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), estão disponíveis para nosso encanto aqui. Têm sido excecionalmente populares ao longo dos anos. As 94 aulas disponíveis (três cadeiras completas, entre elas a famosa “Física 8.01”, e sete aulas temáticas) têm cerca de 3 mil visualizações por dia, mais de um milhão de alunos por ano!

O talento só dá frutos com muito trabalho e dedicação persistente. E o sucesso deslumbrante das aulas de Walter Lewin deve-se, segundo o próprio, a um trabalho meticuloso e pormenorizado, em que cada palavra, cada demonstração foram planeadas e preparadas muitas vezes antes de cada aula. Lewin era conhecido entre os colegas por fazer um último ensaio geral às cinco da madrugada do dia em que dava aulas para plateias de 400 alunos. Sim, ensaio geral: as aulas deste físico, de origem holandesa, envolvem demonstrações experimentais espantosas e surpreendentes. Lewin chega a colocar em algumas delas a sua própria vida aparentemente em risco. Aparentemente, pois a confiança e o rigor científico asseguram-lhe que de facto nada de mal lhe vai acontecer durante as demonstrações. A sua confiança na ciência é espectacular!

“Apresento as pessoas ao seu próprio mundo, o mundo em que vivem e que lhes é familiar e que não abordam como um físico – ainda não abordam”, diz Lewin para explicar o segredo do seu sucesso. É esta aproximação da Física ao dia-a-dia de todos nós que facilita a compreensão dos fenómenos.

Para coroar décadas de ensino numa das melhores escolas do mundo (o MIT), Lewin escreveu em 2011 o livro “A Paixão da Física – do final do arco-íris à fronteira do tempo, uma viagem pelos prodígios da Física”. Este livro foi agora publicado entre nós pela Gradiva, integrado na sua prestigiada colecção “Ciência Aberta”, com o número 214. O livro é prefaciado por Warren Goldstein, prestigiado historiador e ensaísta, ele próprio um entusiasta da Física e do trabalho desenvolvido por Lewin.

A tradução do original inglês é de Florbela Marques que fez um excelente trabalho. A revisão científica é de Carlos Fiolhais (que também é o actual director da colecção) e a revisão de texto ficou a cargo de Helena Ramos. São 400 páginas de puro fascínio pela Física e uma excelente obra de divulgação científica para todos.

Ao longo de quinze capítulos, Lewin conta-nos as suas aulas, a sua vida enquanto professor e cientista. Mas este livro está comoventemente compaginado com uma componente humana, em que Lewin partilha connosco como em criança escapou aos nazis, os seus tempos de estudante na Holanda, como começou a ensinar e conquistou uma cátedra do outro lado do Atlântico.

Walter Lewin também foi um extraordinário físico experimental: foi pioneiro na astronomia de raios X, contribuiu para a nossa compreensão de supernovas, de estrelas de neutrões, para a investigação experimental sobre existência de buracos negros. E a história desta ciência também é descrita na primeira pessoa neste livro, contribuindo assim com um testemunho pessoal para a história de como se faz ciência de qualidade na fronteira do conhecimento. É, assim, também um livro de história da ciência.

Esta obra é uma forma excelente de Lewin divulgar o seu entusiamo contagiante pela Física àqueles que não puderam ser seus alunos. Muito bem escrito, numa linguagem acessível e contagiante, este livro guia-nos pelo nosso mundo explicando como funciona através da Física que com ele passamos a compreender. É destinado a todos, porque todos gostamos de compreender o universo em que existimos. Apaixone-se pela Física com este livro.

António Piedade

FRONTEIRAS DA CIÊNCIA EM COIMBRA

Comunicado de imprensa do Rómulo:

“Fronteiras da Ciência” é o novo ciclo de palestras destinadas ao público em geral que decorrerão no Rómulo Centro Ciência Viva da Universidade, entre 25 de Fevereiro e 15 de Julho do corrente ano. Esta iniciativa do Rómulo - Centro Ciência Viva da Universidade está ser coordenada por António Piedade, Bioquímico e Comunicador de Ciência.

Com este ciclo, constituído por 11 palestras, pretende-se dar a conhecer aos cidadãos interessados o estado actual do conhecimento científico em diversas áreas da ciência como sejam a Física, a Química, a Biologia, a Matemática, a Astronomia, a Antropologia, a Genética e a Saúde Humana. É um convite a uma viagem pelas fronteiras do conhecimento científico. Os palestrantes, convidados pelo Rómulo - Centro Ciência Viva da Universidade, são cientistas reconhecidos nacional e internacionalmente pela excelência da sua investigação científica e são também excelentes comunicadores da sua ciência ao grande público. Ao longo do ciclo, serão apresentados, numa linguagem acessível a todos, os desafios com que se deparam os cientistas das diversas áreas atrás indicadas e destacados os contributos para o nosso dia-a-dia resultantes do avanço do conhecimento científico.

É indicado a seguir a data de cada uma das palestras, o título e nome do respectivo palestrante:

 25 de Fevereiro – “Biogeografia da Cor”, por Jorge Paiva, Biólogo, Investigador no Centro de Ecologia Funcional da Universidade de Coimbra, galardoado com o Grande Prémio Ciência Viva 2014.

11 de Março – "Desafios da Química no século XXI”, por Paulo Ribeiro-Claro, Químico, Professor no Departamento de Química da Universidade de Aveiro.

 07 de Abril - “Determinismo e susceptibilidade: duas caras na fronteira da nova genética”, por Claudio E. Sunkel, Geneticista, Diretor do Instituto de Biologia Molecular e Celular (IBMC) e Vice-diretor do Instituto de Investigação e Inovação em Saúde (i3S).

 21 de Abril – “Neuroestimulação: o bom, o mau e o desconhecido”, por Alexandre Castro Caldas, Neurocientista, Director do Instituto de Ciências da Saúde da Universidade Católica Portuguesa, foi até 2004 Professor Catedrático de Neurologia na Faculdade de Medicina de Lisboa e Director do Serviço de Neurologia do Hospital de Santa Maria em Lisboa.

 28 de Abril – "Onde estão hoje as fronteiras da Física? Da matéria e energia escura aos sistemas complexos", por Carlos Fiolhais, Físico, Professor Catedrático do Departamento de Física da Universidade de Coimbra e Director do Rómulo - Centro Ciência Viva da Universidade de Coimbra

05 de Maio - "Um ESPRESSO para outros planetas", por Nuno Cardoso Santos, Astrónomo, investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço e Professor da Universidade do Porto.

19 de Maio – "Apesar de tudo, a vida é feita de moléculas", por Miguel Castanho, Bioquímico, é Professor Catedrático de Bioquímica na Faculdade de Medicina da Universidade de Lisboa, desde 2007, e sub-diretor desde 2011. Coordena o Instituto de Medicina Molecular. É Vice-Presidente da Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT).

02 de Junho – “Viajar com os ossos: da nossa história natural à resolução de casos criminais”, por Eugénia Cunha, Antropóloga, Professora Catedrática do Departamento de Ciências da Vida da Universidade de Coimbra e investigadora do Centro de Ecologia Funcional da Universidade de Coimbra.

16 de Junho – "Matemática para o século XXI", por Jorge Buescu, Matemático, Professor Associado com Agregação na Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa e Vice-Presidente da Sociedade Portuguesa de Matemática.

 01 de Julho – “Melhoramento Humano”, por Alexandre Quintanilha, Físico e Biólogo, Professor Catedrático Jubilado da Universidade do Porto, investigador do Instituto de Investigação e Inovação em Saúde (i3S). Deputado na Assembleia da República onde preside à Comissão de Educação e Ciência.

15 de Julho – “Envelhecimento”, por Miguel Godinho Ferreira, Biólogo Celular e investigador principal e director do grupo de investigação Telómeros e Estabilidade Genómica no Instituto Gulbenkian de Ciência.

Todas as palestras terão início pelas 18h00, com acesso livre ao público.
Rómulo - Centro Ciência Viva da Universidade está situado no piso 0 do Departamento de Física da Universidade de Coimbra.

“COSMICOMIX: A DESCOBERTA DO BIG BANG”

Primeiramente publicado na imprensa regional portuguesa.

Há 50 anos, em 1965, os norte-americanos Arno Penzias e Robert Wilson descobriram a chamada radiação cósmica de fundo, uma radiação de micro-ondas, a luz mais antiga que conhecemos do cosmos, “luz fóssil” de quando o Universo tinha cerca de 380 000 anos. A efeméride desta descoberta é, entre outras, uma das que assinala o Ano Internacional da Luz que este ano se celebra.

E para assinalar e perceber melhor aquela descoberta, a editora Gradiva publicou, em Julho último, o livro de banda desenhada intitulado “Cosmicomix: a descoberta do Big Bang”. Nesta obra de banda desenhada os textos são da autoria do astrofísico Amedeo Balbi e os desenhos de Rossano Piccioni, ambos italianos. Publicada originalmente em 2013, a edição portuguesa tem tradução de Florbela Marques, revisão científica do Professor Carlos Fiolhais e teve o apoio da Sociedade Portuguesa de Física.

É uma edição que se saúda não só por ser muito oportuna neste Ano Internacional da Luz, que assinala na contracapa, mas por ser um bom exemplo de como a banda desenhada pode ser muito eficaz na divulgação científica.

Ao longo de 150 páginas o leitor revive a aventura das descobertas científicas ao longo da primeira metade do século XX que mudaram a compreensão da evolução do universo em que existimos. E as personagens são os cientistas que estiveram envolvidos nessa compreensão, através das suas teorias e observações experimentais. Meio século de interacção científica que leva a uma primeira confirmação da teoria do Big Bang, a mais bem sucedida que ainda temos actualmente para descrever a evolução do Universo desde há 13,8 mil milhões de anos.

O livro, que apresenta uma linguagem muito acessível sem perder o rigor científico, familiariza o leitor, por exemplo, com o físico Albert Einstein, o matemático Alexander Friedman, o astrónomo Edwin Hubble ou o físico George Gamow, assim com as teorias que produziram. Todas as personagens que surgem nesta banda desenhada são figuras de destaque da história da ciência que estiveram de alguma maneira envolvidas no esforço científico para compreender a origem e evolução do Universo. Os autores recorreram a documentação diversa para reconstituírem as cenas retratadas. E são reconstituídos vários momentos marcantes em que os cientistas se encontram, discutem as suas teorias e apresentam os resultados experimentais que as suportam ou que exigem novas teorias.

A evolução da narrativa neste livro permite, de uma forma agradável, que o leitor apreenda a história da evolução do conhecimento sobre o Universo ocorrida no século XX, até à descoberta da radiação cósmica de fundo pelos radioastrónomos Arno Penzias e Robert Wilson (galardoados em 1978, por isso, com o Prémio Nobel da Física). E permite que compreendamos bem a importância desta descoberta para confirmar a teoria do Big Bang primeiramente sugerida pelo padre e físico belga Georges Lemaître em 1927. Aliás, o livro reconstitui uma conversa entre Lemaître e Einstein em Bruxelas, em 1927, no qual o primeiro expõe a sua teoria do “átomo primordial” ao "pai" da teoria da relatividade.

É de sublinhar, nesta banda desenhada, o cuidado em explicar como a ciência se faz e evolui, e a importância da observação e resultados experimentais que confirmam, ou não, uma dada teoria.

O livro apresenta, no seu final, biografias breves de todos os cientistas envolvidos, que são úteis para despertar a curiosidade em saber mais sobre eles. Também são descritos, nas últimas páginas, alguns exemplos de como a banda desenhada foi feita. E, no epílogo constante nas últimas páginas o autor, Amedeo Balbi, descreve resumidamente os avanços e descobertas ocorridas desde a descoberta da radiação cósmica de fundo até aos dias de hoje, mostrando que ainda há muito para conhecer: “as perguntas não acabaram e continuamos à procura das respostas”.

É, em suma, um livro de que apresenta de uma forma muito acessível conceitos e teorias sobre a evolução do Universo e que se recomenda a todos.

António Piedade

LASER

Artigo publicado primeiramente na imprensa regional no âmbito da Ano Internacional da Luz.

Insiro um CD no leitor e ouço música. De tão rotineiro, este gesto que enche o ambiente à nossa volta com os sons desejados, esquece-se da grande quantidade de conhecimento científico e de tecnologia que está incluída, quer no CD, quer no seu leitor: física, química, electrónica, mecânica, etc.

Mas hoje e no contexto do Ano Internacional da Luz que este ano se comemora, foquemos a atenção desta crónica num elemento daquele aparelho em particular: o laser. De facto, é a interacção entre um feixe de luz laser e a superfície do CD que permite “ler” a informação nele contida e gerar sinais eléctricos que de seguida são transformados em ondas sonoras perceptíveis pelo nosso ouvido, para satisfação do nosso cérebro.

Mas o que é o laser? Laser é o acrónimo para “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” (amplificação da luz por emissão estimulada de radiação) e refere-se a uma luz de uma única cor (monocromática), muito intensa, pura e coerente, isto é, com frequência e direcção de propagação muito bem definidas. Hoje em dia há vários tipos de lasers que variam na frequência (cor), intensidades, entre outras características, o que lhes confere uma ampla gama de aplicabilidade. Os lasers são hoje as fontes mais intensas de energia luminosa que a humanidade consegue produzir.

Os lasers foram inventados no final dos anos cinquenta do século passado, mas a sua história começa, como muitas outras histórias da física moderna, em Einstein. Em 1916, Einstein introduziu novos conceitos relacionados com a distinção entre emissão espontânea e emissão estimulada de luz pela matéria.

Os átomos podem existir em diferentes estados de energia, entre eles os fundamentais e os excitados. Estes últimos formam-se, por exemplo, quando um átomo absorve um fotão e transita para um estado de energia mais alta. É possível assim armazenar energia nos átomos, a qual pode posteriormente ser irradiada de modo dito incoerente, por emissão espontânea como na fluorescência, ou de modo dito coerente por emissão estimulada pela interacção com outros fotões. É este último caso o que é utilizado para produzir um laser.

Para além dos trabalhos precursores cuja fonte é Einstein, as primeiras propostas teóricas para a produção de lasers apareceram, em 1958, em dois artigos independentes, um dos americanos Arthur Scawlow e Charles Townes, e outro do russo Alexander Prokhorov. Mas o primeiro laser, que usava um cristal de rubi, foi construído por Theodore Maiman em 1960. Como acontece muitas vezes em ciência, na altura não se sabia muito bem que aplicações prácticas poderiam ter os lasers!

Desde então muitos outros tipos de lasers foram desenvolvidos. Entre eles refiro como exemplo o famoso laser de hélio-néon construído ainda em 1960 por Ali Javan.

Hoje sabemos que esta luz coerente revolucionou a nossa vida no dia-a-dia e a vários níveis. Eis alguns exemplos de uma lista muito grande: é com luz laser que se leem CDs e DVDs; se vê TV por cabo; se leem códigos de barras no supermercado; se dança numa discoteca; se purifica a água; se cortam e soldam materiais; se mede a poluição atmosférica; se preparam novos materiais; se depilam pelos e se tratam cabelos; se tratam doenças; se fazem cirurgias de precisão; se mede a distância da Terra à Lua; etc, etc…

Neste Ano Internacional da Luz, prestemos atenção à presença dos lasers nas nossas vidas e brindemos ao nosso conhecimento da interacção entre a luz e a matéria.

António Piedade

O FUTURO DA MENTE

Recensão primeiramente publicada na imprensa regional.

Nas últimas duas décadas temos assistido a uma evolução sem precedentes nas neurociências. Nunca se soube tanto sobre as funções íntimas do cérebro, sobre a base biológica do pensamento, das memórias, da mente. Mas também nunca se tinha percebido o quanto desconhecemos sobre a arquitectura neuronal, sobre a comunicação neuroquímica que parece ser substrato da mente pensante.

Este rasgar de horizontes nas neurociências foi possível pela conjugação de um tear interdisciplinar de conhecimentos oriundos de diferentes domínios do saber e da tecnologia. Em particular, a aplicação de modernas tecnologias de imagiologia ao cérebro. Estas novas ferramentas de prospeção cerebral foram desenvolvidas a partir de conhecimentos fundamentais da física, como sejam o electromagnetismo ou a ressonância magnética nuclear. De referir também a importância da utilização de todo o poder informático no processamento dos novos dados obtidos sobre o cérebro com as novas técnicas de imagiologia por ressonância magnética.

Assim como há 400 anos o telescópio desvendou um universo novo e quebrou mitos e lendas antigas, pulverizando visões cosmológicas que se revelaram erradas, também estas novas tecnologias de visualização cerebral abrem miríades de horizontes sobre a mente humana, e estendem as possibilidades da sua interacção com a Natureza.

É neste contexto que se destaca o novo livro do famoso e iminente físico, também popular divulgador de ciência, Michio Kaku. Intitulado “O Futuro da Mente”, foi agora publicado entre nós pela Editorial Bizâncio.

Neste livro, Michio Kaku começa por nos apresentar, na perspectiva de um físico, uma descrição do conhecimento actual sobre o cérebro e as suas funções, para depois nos guiar através das veredas mais sinuosas que são substância de perguntas milenares sobre a essência da mente humana. E descreve-nos quais e como funcionam as tecnologias mais modernas que são hoje usadas para obter as respostas que procuramos sobre o funcionamento do cérebro.

Nunca se afastando do rigor científico conferido pelas leis da física, Michio Kaku partilha connosco o quotidiano de dezenas de cientistas que investigam actualmente o cérebro nas mais diversas perspectivas e aplicações. Ancorado no método científico, Kaku coloca várias hipóteses sobre qual o futuro vislumbrável para as neurociências, qual o futuro da mente.

Esta primeira edição portuguesa é de saudar por ter ocorrido poucos meses depois da publicação do original em inglês, no início de 2014. A tradução do inglês é da autoria de Fernanda Barão e Isabel Fernandes e consegue manter o tom coloquial e a linguagem acessível a todos, que está presente na versão original e que é característica do excelente divulgador científico que é Michio Kaku.

“O Futuro da Mente” é um livro que se recomenda a todos aqueles que querem saber mais sobre a natureza da mente humana. Através dele ganhamos consciência do que se sabe hoje sobre como funciona o cérebro e somos levados a pensar sobre as questões pertinentes que o envolvem. 

Depois de lermos este livro ficamos mais próximos do futuro das neurociências.

António Piedade

A BREVE HISTÓRIA DE STEPHEN HAWKING

Recensão primeiramente publicada na imprensa regional.

Stephen W. Hawking

Sempre me fascinaram as biografias de cientistas. Principalmente porque elas mostram que os cientistas são pessoas comuns. Não são eremitas loucos e antissociais mas, muito pelo contrário, pessoas que vivem intensa e apaixonadamente as suas vidas.

Isto vem a propósito de uma autobiografia que acaba de ser publicada pela Gradiva na sua prestigiada colecção “Ciência Aberta”. Trata-se da autobiografia do genial físico Stephen Hawking, conhecido mundialmente não tanto pela sua ciência mas mais pela sua doença (esclerose lateral amiotrófica) que o remeteu desde os 21 anos a uma cadeira de rodas e mais tarde a uma comunicação com os outros através de um computador e a um sintetizador de voz.

Publicada originalmente em 2013 com o título “My Brief History”, esta autobiografia é publicada entre nós, como já se disse, na colecção “Ciência Aberta”, com o número 206 e com o título “A Minha Breve História”. A tradução,  excelente, diga-se, é de Pedro Elói Duarte, e a revisão científica do físico Carlos Fiolhais que é, como se sabe, o actual director desta colecção da Gradiva.



Recorde-se que Stephen Hawking é o autor de um dos mais populares livros de divulgação científica de sempre: “Breve História do Tempo”, também publicado na “Ciência Aberta” com o número 27.

A presente autobiografia é de uma leitura muito agradável. As suas pouco mais de 100 páginas interiorizam-se como se fosse o próprio Stephen Hawking a conversar connosco. Numa linguagem simples, sintética e coloquial, é polvilhada aqui e acolá com uma ironia bem-humorada e está impregnada com uma modéstia que impressiona pela sua genuinidade. O livro também está bem servido de fotografias que compaginam a história de Hawking desde a sua infância passada no pós-guerra Londrino, até aos momentos actuais que testemunham a sua celebridade mundial.

O livro é um relato na primeira pessoa não só da vida deste físico teórico genial, hoje com 72 anos, mas também da própria história recente da física teórica e da cosmologia. Até porque Hawking é um dos principais protagonistas deste empreendimento científico em que a humanidade tenta compreender o universo, desde o Big Bang até ao momento presente.

Refira-se o contributo que Hawking deu ao conhecimento científico, nas suas próprias palavras: “O meu trabalho inicial mostrou que a relatividade geral clássica não se aplicava às singularidades no Big Bang e nos buracos negros. Mais tarde, mostrei como a teoria quântica pode prever o que acontece no princípio e no fim do tempo.”

É também um livro de divulgação de ciência para todos. “Penso que é importante que as pessoas tenham uma compreensão básica da ciência, a fim de que possam tomar decisões informadas num mundo cada vez mais científico e tecnológico”, pode ler-se quase no final do livro.

Com este livro Hawking transmite-nos uma mensagem de esperança, perseverança e de amor pela vida. Mostra-nos como a doença incapacitante, com a morte a espreitar inúmeras vezes num horizonte próximo, não o impediu de ser um dos maiores cientistas de sempre, talvez o físico mais conhecido actualmente em todo o mundo, e professor Lucasiano de Matemática - a cátedra ocupada outrora por Isaac Newton – na Universidade de Cambridge.

O seu exemplo inspira-nos até ao universo.

António Piedade

UM DUETO CÓSMICO

Crónica publicada no Diário de Coimbra

Há música no silêncio do espaço.

“Argumentavam os Jónios (na antiguidade clássica) que o universo pode ser conhecido porque exibe uma ordem interna: há constantes na natureza que permitem desvendar os seus segredos. A natureza não é completamente imprevisível; há regras a que até ela tem de obedecer. A este carácter ordenado e admirável do universo chamou-se «cosmos»”. Este é um excerto do livro “Cosmos”, de Carl Sagan. De salientar esta regularidade harmoniosa que foi detectada na Natureza e que potenciou a ciência e a matemática mas também a arte. Com dúvida metódica fomos indagando experimentalmente o universo onde existimos. E pela ciência obtivemos conhecimentos espantosos, e úteis, sobre como funciona o mundo onde existimos.

Quando tivemos ciência e tecnologias suficientes, enviamos naves para o espaço numa demanda exploratória do Sistema Solar. Quais repórteres cósmicos, sondas como as Voyager 1 e 2 (da NASA), lançadas em 1977, têm enviado nos últimos 37 anos milhões de dados sobre o Universo. Equipadas com os instrumentos de análise mais avançados à época do seu lançamento, permitiram um conhecimento mais profundo sobre a natureza e constituição de Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno, e as suas luas. E ainda hoje, muito depois de terem terminado as respectivas tarefas científicas, continuam a explorar o universo e a informar-nos sobre o que encontram.

A uma distância de mais de 100 vezes a distância da Terra ao Sol (a Voyager 1, a mais de 125 esta distância, até já saiu do nosso Sistema Solar e navega em direcção às estrelas) as duas sondas continuam a enviar dados novos todas as semanas. Este mar de informação inspirou o físico Domenico Vicinanza, também com formação em música, a tratar os dados enviados pelas sondas através de uma técnica conhecida por “sonificação” de dados (resultante do projecto Géant, uma rede de dados europeia de alta velocidade, que liga 50 milhões de utilizadores de mais de 10 000 instituições de investigação e ensino em 40 países). Consiste a técnica em transformar grande quantidade de dados, de uma proveniência específica, em som audível, e é cada vez mais utilizada para descobrir padrões e regularidades que, de outra forma, não seriam facilmente detectáveis. Permite encontrar a agulha no palheiro, encontrar ordem onde antes só havia o caos aparente.

No caso que aqui nos interessa, Vicinanza começou por seleccionar 320 mil dados enviados nos últimos 36 anos por cada uma das duas sondas Voyager. Esses dados correspondem a medições da contagem de protões realizadas, de hora a hora, pelos detectores de raios cósmicos de cada sonda. Os dados de cada uma das Voyager sobre o ambiente cósmico foram, a seguir, transformados em duas melodias. Por fim, o cientista músico atribuiu à melodia vinda de cada sonda uma textura instrumental distinta: um piano para uma, e cordas para a outra. No final, juntou-as e obteve um dueto que ilustra em cerca de 5 minutos (pode ouvi-la aqui) 36 anos de raios cósmicos detectados pelas Voyager em simultâneo.

Espantosamente, a peça obtida, qual relato sonóro do espaço sideral, oferece-nos um dueto musical de padrões harmoniosos assim tornados audíveis para usufruto da nossa sensibilidade, numa revelação artística da ordem cósmica do Universo.

António Piedade

LÁGRIMAS COM RISOS DENTRO

Poema publicado primeiramente na nova revista Papel

De tanto rir,

Desvendo as lágrimas que alegram o rosto com riso.

Uma lágrima cai na palma da mão.

Impressão bioquímica do meu ser,

Cai cheia de risos num caleidoscópio de emoções.

O espanto mora nesta gotinha de líquido translúcido,

Tão perfeita na sua redondeza feita de tensão superficial.

Dentro dela explodem miríades de pequenos arco-íris,

Que vestem a luz de cor.

É o brilho do olhar no nosso céu.

Um céu reinventado nos risos com que a lágrima se fez.

De tanto rir, uma lágrima diz-me quem sou,

Na palma da minha mão.

António Piedade

24 de Abril de 2013

Ilustração de Lucy Pepper

UMA CONSTANTE COSMOLÓGICA COM 96 ANOS

Crónica a propósito do 96.º aniversário do jornal "O Despertar":

Desde 1917 que “O Despertar” se expande e é uma constante para os seus leitores. Ano após ano junto deles compaginando a vida com as notícias da região e do mundo.

Em 1917 Albert Einstein publica “Considerações Cosmológicas sobre a Teoria da Relatividade”, a partir de uma modificação da sua Teoria da Relatividade Geral. No mesmo ano do nascimento de “O Despertar”, Einstein apresenta um modelo estático para o Universo e introduz na sua teoria a famosa “constante cosmológica” (representada pela letra grega lambda maiúscula - Λ) que o mantem estático. Famosa porque algumas décadas mais tarde Einstein considerou-a o seu maior erro. Isto, depois de aceitar que os dados que se foram acumulando pela progressiva observação do Universo longínquo, no tempo e no espaço, com telescópios e instrumentação cada vez mais precisa, indicavam que aquele se encontra em expansão.

Não deixa de ser curioso que hoje em dia os cosmólogos e os novos modelos para o Universo (que incluem os dados observacionais mais recentes) consideram que a constante cosmológica é necessária para compreender a matéria e a energia escuras (ou negras, como também se apelidam) aparentemente responsáveis pela expansão acelerada observada do próprio Universo.

Mas voltemos ao ano de 1917. Willem de Sitter (físico, astrónomo e matemático holandês) demonstra a partir da Teoria da Relatividade Geral de Einstein, e não considerando o “factor correctivo” introduzido pela constante cosmológica, que o Universo deveria estar em expansão. Diga-se, a propósito, que outros físicos famosos como Alexander Friedmann e Georges Lemaître chegaram posteriormente à mesma conclusão através de cálculos também feitos a partir daquela teoria que tão bem descreve o Universo actual.

Neste contexto, refira-se a personagem de Georges Lemaître, padre católico e astrofísico belga, que propôs o que ficou popularizado (sarcasticamente pelo físico Fred Hoyle) como “Big Bang”: uma teoria sobre a origem do Universo por ele designada por “hipótese do átomo primordial”.

Mas voltemos um pouco atrás. Apesar de contrariar Einstein no seu modelo cosmológico, Sitter haveria de ser co-autor com ele de um artigo publicado em 1932 no qual apresentam a conjectura de que deveria haver no universo uma grande quantidade de matéria que não emitia luz, designada como matéria negra.

Hoje, no modelo cosmológico mais aceite entre os cientistas (precisamente designado por ΛCDM) calcula-se que a matéria e a energia escuras correspondem respectivamente a cerca de 23% e 73% da matéria e energia do Universo. E uma constante cosmológica, com um valor positivo, é necessária para a representar neste modelo de um universo que se iniciou há cerca de 13,7 mil milhões de anos numa singularidade designada por “Big Bang” e que está em expansão acelerada.

Passados 96 anos de evolução no conhecimento científico, o que diria Einstein sobre a actual importância da sua constante cosmológica!? Daria uma entrevista sobre isso ao “O Despertar”? 

Bom, pelo menos recordar-se-ia daquele importante ano de 1917.

Parabéns ao “O Despertar”.

António Piedade

CICLOS DE TEMPO - UMA VISÃO NOVA E EXTRAORDINÁRIA DO UNIVERSO

Recensão primeiramente publicada na imprensa regional.

“Ciclos de tempo - Uma visão nova e extraordinária do Universo” é o novo livro do físico-matemático inglês Roger Penrose, publicado pela Gradiva na sua premiada colecção “Ciência Aberta", com o n.º 198. Neste livro, o prestigiado cientista inglês propõe um novo modelo cosmológico do Universo.

Esta primeira edição portuguesa de “Ciclos de Tempo” (Fevereiro de 2013) foi traduzida por Nelson Rei Bernardino a partir da obra original inglesa publicada em 2010. É pois um livro bem recente (ler um excerto aqui), escrito de forma cativantemente rigorosa por Roger Penrose, cientista octagenário, conhecido do grande público por várias e notáveis obras de divulgação científica que alcançaram reconhecimento e êxito mundial. Esta obra adiciona-se a outras três do mesmo autor também publicadas entre nós pela Gradiva, a saber: “A Mente Virtual”, “A Natureza do Espaço e do Tempo” e “O Grande, o Pequeno e a MenteHumana”.

Na sua longa carreira Penrose distinguiu-se sobretudo pelas contribuições para a cosmologia em geral e para a relatividade geral em particular. É «autor de várias descobertas que em muitos casos criaram conceitos baptizados com o seu nome, entre eles as escadas de Penrose ou as desigualdades de Penrose».

Agora, Roger Penrose aborda «um dos mistérios mais profundos do nosso universo» que «é o enigma da sua origem». Estruturado em três partes intituladas “O mistério da segunda lei”, “O carácter curiosamente especial do Big Bang” e a “Cosmologia cíclica conforme”, o livro inclui ainda dois apêndices, de leitura naturalmente facultativa, devido aos seus cálculos tecnicamente mais complexos.

Penrose descreve não só “os principais modelos da cosmologia relativista clássica, mas também vários desenvolvimentos e enigmas que surgiram desde a descoberta da radiação cósmica de fundo”, a qual veio transformar a cosmologia numa ciência exacta e sustentar a ideia de que o nosso Universo terá tido origem no evento singular designado por Big Bang.

Penrose faz uma análise abrangente da segunda lei da termodinâmica. Segundo esta lei, «as coisas vão ficando cada vez mais desorganizadas à medida que o tempo passa». Ou seja, e por outras palavras, esta lei descreve a tendência continuamente crescente da «desordem» no Universo, ou, de um modo mais rigoroso, descreve o aumento de entropia com o tempo num sistema isolado.

A partir da segunda lei e da geometria do espaço-tempo baseada na teoria da relatividade geral, Penrose propõe um novo modelo cosmológico do universo: a cosmologia cíclica conforme (CCC). O modelo propõe uma explicação para o que existia antes do Big Bang que deu origem ao nosso Universo actual e o que estará para lá dos buracos negros. Explicando padrões circulares detectados na radiação cósmica de fundo, a proposta de Penrose poderá substituir o modelo inflacionário actualmente mais aceite pela comunidade científica.

Este novo modelo, ao integrar o conhecimento actual, propõe-nos uma compreensão do Universo e contribui para a reflexão filosófica sobre a sua origem e natureza da sua evolução.

Este livro é, assim, de leitura imprescindível para uma actualização profunda sobre o Universo, desde o mais remoto passado ao mais longínquofuturo, do infinitamente pequeno e intangível da física de partículas ao astronomicamente longínquo e igualmente intangível do horizonte em expansão.

António Piedade


Nota sobre o modelo da Cosmologia Cíclica Conforme

A Cosmologia Cíclica Conforme (CCC) é um modelo cosmológico proposto pelo físico-matemático Roger Penrose e construído a partir da teoria da relatividade geral de Einstein. Na CCC o universo expande-se indefinidamente até alcançar uma densidade infinitesimal (o oposto da densidade infinita quen houve no Big Bang) e uma entropia desprezável. Na fronteira evaporar-se-iam os buracos negros, a matéria (fermiões) converter-se-ia em radiação (só ficariam fotões e gravitões) e o tempo pararia.

Através de uma operação matemática Penrose iguala essa infinitude praticamente vazia a um ponto sem dimensões, que daria origem ao um novo Big Bang. Assim, segundo a CCC o Universo passa por sucessivos ciclos infinitos, com o fim da linha do futuro de cada universo identificado com a singularidade do Big Bang do universo seguinte.