Hitler e os Elefantes

O blogue "Comer bem até aos 100" informa aqui que Hitler não comia carne porque o animal mais forte da selva - o elefante - também não o fazia. É o que se pode chamar pseudo-ciência da nutrição...

EINSTEIN - A CURIOSIDADE, A ESCOLA E A CULTURA CIENTÍFICA 1

Minha intervenção no Porto em 2005, Ano Internacional da Física, a convite da Casa Museu Abel Salazar da Universidade do Porto (por ser um pouco longa vai em duas partes):

A revista “Time” ao escolher, no final do século passado, o físico Albert Einstein para “Pessoa do Século” prestou homenagem a uma das pessoas que mais contribuíram para a compreensão do Universo em que vivemos.

Para além de ter dado várias outros contribuições importantes relativos à matéria e à luz (alicerçando a teoria atómica e a teoria quântica), foi Einstein quem até hoje mais avançou na compreensão do que é o espaço e o tempo, reconhecendo que esses dois conceitos não são absolutos e estão ligados [1]. Tal compreensão teve profundas implicações não só científicas como filosóficas. Foi também ele quem descobriu a relação de identidade entre outros dois conceitos físicos – não só diferentes como até aparentemente antagónicos - a energia e a massa. Mais ainda: foi ainda ele quem descobriu que o espaço-tempo era alterado pela presença da matéria-energia e que nessa alteração residia a origem da velha força gravitacional de Newton. A revolução realizada por uma única pessoa entre os anos de 1905 (teoria da relatividade restrita, que revê as ideias de espaço, tempo, massa e energia) a 1916 (teoria da relatividade geral, que une todas essas ideias e decifra a força gravitacional) foi uma das mais marcantes da história da Física.

Depois de Galileu e Newton nunca ninguém, na história da física, tinha alcançado tanto sozinho. É por isso compreensível que o cérebro de Einstein (elevado à categoria de mito pelo ensaísta francês Roland Barthes, num belo texto incluído no livro “Mitologias” [2]) simbolize hoje o poder humano de compreender a Natureza. Quando Einstein um dia afirmou que “Deus é subtil, mas não malicioso” [3], não estava a fazer nenhuma afirmação teológica, mas apenas a dizer que a tarefa de compreender o Universo, apesar de difícil, não é impossível (no sentido de Espinosa, Einstein via Deus como a harmonia subjacente ao mundo natural [4]).

Como ultrapassou Einstein a dificuldade humana de compreensão do Universo? O grande sábio foi um dia foi interrogado sobre a origem das suas extraordinárias capacidades. Respondeu com modéstia: “Não penso que tenha quaisquer talentos particulares. Sou apenas uma pessoa apaixonadamente curiosa” [5]. A curiosidade, a necessidade quase genética que cada ser humano tem de conhecer o mundo, era, portanto, para Einstein a chave para entrar na ciência. Noutra ocasião afirmou: “Nunca percam a curiosidade, a sagrada curiosidade”.

A curiosidade, que está na raiz do empreendimento científico (antes de saber, é, de facto, preciso querer saber!), cedo se revelou em Albert. É bem conhecida a memória que ele conservou e divulgou nos seus anos tardios sobre uma bússola que lhe foi oferecida, quando ele tinha cinco anos, por seu pai, um comerciante de material eléctrico e fornecedor de serviços nessa área (a família Einstein efectuava instalações eléctricas, acompanhando as transformações que a electricidade estava a provocar na sociedade europeia em finais do século XIX) [6]:

“Senti-me profundamente maravilhado, aos quatro ou cinco anos, quando o meu pai me mostrou uma agulha de uma bússola (…) ainda me lembro (…) que essa experiência provocou em mim uma impressão profunda e duradoura. Tinha de haver algo muito bem escondido por trás das coisas”..

Pois o pequeno Einstein ficou maravilhado com a persistência da agulha ao apontar, quando desviada, repetidamente para Norte. Parecia que uma mão invisível a remetia sempre para a mesma direcção. Sabemos hoje que é uma força magnética com origem no interior da Terra a responsável pelo referido fenómeno, mas não deixa de ser curioso notar que a origem daquela força (o dínamo no interior do nosso planeta) permanece ainda hoje em larga medida por esclarecer. Por detrás da força que maravilhou Einstein persiste ainda hoje um mistério…

Depois da física veio a matemática. Quando tinha 12 anos, a curiosidade de Einstein foi alimentada pela leitura dos “Elementos de Geometria”, o livro clássico de Euclides, que lhe foi dado por um estudante judeu que a sua família hospedava. Se a bússola tinha servido para a iniciação nos mistérios do mundo físico, a geometria euclidiana proporcionou a entrada nos mundos da matemática, que, apesar de abstractos, tão admiravelmente descrevem o mundo concreto. Einstein escreveu retrospectivamente [6]:

“Aos 12 anos de idade experimentei uma segunda maravilha, de uma natureza completamente diferente, num pequeno livro sobre a geometria plana de Euclides.”

Em 1930, viria a escrever a respeito da geometria euclidiana [7]:

“Surgiu na Grécia, pela primeira vez, aquela maravilha do pensamento que é um sistema lógico – a geometria de Euclides – cujos enunciados se deduziam com tão grande nitidez que cada uma das proposições demonstradas não deixava qualquer motivo para dúvida.”

Dez anos antes já tinha feito a seguinte elegia da matemática [7]:

“A matemática goza perante as outras ciências de consideração especial por um só motivo: as suas proposições são absolutamente seguras e indiscutíveis, enquanto as de outras ciências são, até certo ponto, discutíveis e encontram-se sempre em perigo de serem derrubadas por novos factos.“ (…) “Como é possível que a matemática que é, no fundo, um produto do pensamento humano, independente de toda a experiência, se adapte tão perfeitamente à realidade dos objectos? Poderá pois a razão humana, sem experiência, só por meio do pensamento puro, investigar as qualidades das coisas reais?” “A Natureza é a realização de tudo quanto é matematicamente mais simples. (...) A experiência, claro, continua a ser o único critério de utilização de uma construção matemática da física. O princípio verdadeiramente criador reside, porém, na matemática”.

A matemática, essa companheira inseparável da Física, acompanhou Einstein pela vida fora. Na idade adulta, ele viria a concluir que é necessária uma geometria não-euclidiana para descrever a distorção do espaço-tempo nas vizinhanças de uma certa quantidade de matéria-energia. A teoria da relatividade restrita não envolve matemática muito sofisticada – basta a matemática dos estudos básicos e secundários, não surgindo nada mais difícil do que a raiz quadrada – mas a teoria da relatividade geral já exige matemática de nível superior – nomeadamente a geometria diferencial e o cálculo tensorial. Einstein tinha aprendido a matemática da relatividade geral na Escola Politécnica de Zurique onde tinha concluído o seu curso universitário de Física e Matemática, mas a sua falta de assiduidade às aulas levou a que tivesse de recuperar mais tarde alguma da matemática perdida, para o que teve de pedir ajuda ao seu colega e amigo Marcel Grossman. Ficou famosa a asserção do velho Einstein, quando uma criança lhe expôs as suas dificuldades em matemática: “Não te preocupes com as tuas dificuldades em matemática: As minhas são muito maiores”.

A curiosidade, que Einstein desenvolveu com o seu primeiro objecto científico – a bússola - e depois com a leitura de livros científicos – “Os Elementos” - , encontrou campo fértil nas questões que a física do século XIX tinha deixado em aberto. Houve nessa época quem pensasse que a física estaria fechada (essa sensação de fecho deve ser um mal de “fin de siècle” pois também se manifestou no final do século XX, nomeadamente quando o astrofísico Stephen Hawking se interrogou sobre se estaria à vista o “fim da física” [8]). Contudo, a teoria dos “quanta”, com a hipótese quântica avançada por Max Planck em 1900 e aprofundada por Einstein cinco anos mais tarde (a luz não apenas é emitida e absorvida em “quanta” como existe na forma de “quanta”!), e a teoria da relatividade foram duas pedradas que perturbaram as águas tranquilas da física.

É interessante analisar o modo como Einstein chegou à sua teoria da relatividade. Os postulados básicos de partida foram a invariância de todas leis da física para todos os observadores em movimento uniforme uns em relação aos outros (Galileu já tinha advogado, séculos antes, a invariância das leis da mecânica, mas tratava-se agora de alargar essa suposição ao electromagnetismo, óptica, etc.) e a constância da velocidade da luz para os mesmos observadores (esta última suposição é decerto bastante estranha, mas a teoria electromagnética de Maxwell, resumida em quatro equações, sugeria-a fortemente).

Para facilitar o raciocínio, Einstein colocou questões mentais, as suas famosas “Gedankenexperimente”, na expressão alemã. A teoria da relatividade restrita partiu da questão de saber o que vê uma pessoa que vá à velocidade da luz (ou quase) e se olha a si própria num espelho [7]. Será que a velocidade da luz é mesmo a mesma para quem se desloque à velocidade da luz (ou quase)?

Einstein admitiu que sim e as consequências foram notáveis. Uma delas é que o espaço e o tempo não são absolutos, como julgavam Galileu e Newton e, antes deles, implicitamente, todos os autores antigos. O espaço e o tempo dependem do movimento de cada observador. Réguas em movimento encolhem e relógios em movimento atrasam. Com Einstein, cada observador passou a ter o seu espaço e o seu tempo. E passou a ser reconhecida na física uma nova entidade a quatro dimensões, o espaço-tempo, que reúne o espaço e o tempo, onde se podem definir intervalos sobre os quais todos os observadores concordam. O espaço e o tempo, em separado, não têm intervalos reconhecidos como iguais por todos os observadores, mas o espaço-tempo já tem.

Vem também de um modo simples e natural, a partir dos postulados de partida, que energia e massa são sinónimos: a energia contida num objecto é proporcional à massa, sendo a constante de proporcionalidade simplesmente o quadrado da velocidade da luz (E=mc^2 tornou-se a mais conhecida das fórmulas da física). Esta conclusão, de enormes repercussões (uma delas foi, como é sabido, o fim da Segunda Guerra Mundial), não deixa de ser inesperada, pois, se a energia está associada ao movimento, a massa está associada à resistência ao movimento. Mas, de facto, é preciso que a massa de um corpo aumente à medida que a sua velocidade cresce para que a velocidade da luz constitua um limite inultrapassável.

Por outro lado, na relatividade geral, Einstein partiu da imagem mental do que lhe aconteceria se caísse em queda em livre (“Um dos pensamentos mais felizes da minha vida…”) [7]:

“Estava sentado numa cadeira da Repartição de Patentes, em Berna [em 1907] quando de repente me ocorreu uma ideia: se uma pessoa cair em queda livre, não sentirá o seu próprio peso. Fiquei espantado. Esta ideia simples provocou-me uma profunda impressão. Impeliu-me para uma teoria da gravitação”.

Se Newton viu a maçã cair, Einstein imaginou-se ele próprio a cair: ele era a maçã! Pensou e bem que ao cair ficava num estado de imponderabilidade, isto é, que todos os objectos que caíam com ele estavam em repouso relativamente a ele, nomeadamente uma balança a seus pés (essa situação de imponderabilidade é afinal a mesma de um astronauta a bordo da Estação Espacial Internacional). A questão seguinte é: Se tudo cai será que a luz também cai? Por outras palavras: será que a luz pesa? Einstein considerou que a queda de um objecto dentro de uma nave imóvel na Terra é, para todos os efeitos, equivalente ao movimento desse objecto dentro dessa nave agora não em repouso mas em movimento acelerado (impulsionada por um foguete) no espaço vazio, isto é, muito afastada de qualquer astro. A força é equivalente a uma aceleração, como já se sabia desde Newton. De resto, todos nós temos consciência disso porque, quando um carro acelera, tendemos a ficar para trás, sentindo uma força que nos empurra para trás; e, quando trava, tendemos a ir para a frente, sentindo uma força que nos empurra para a frente. Se admitirmos que a luz fica para trás a bordo de uma nave acelerada, seremos forçados a concluir que a luz cai quando sujeita à força de atracção de um planeta, ou, em linguagem mais técnica, quando sujeita a um campo gravítico. Mas a luz, segundo Einstein, não encurva; vai pelo caminho mais directo num espaço-tempo que encurva perto de um corpo com massa (ou, o que é o mesmo, um corpo com energia). As observações de um eclipse solar feitas pelo astrónomo inglês Arthur Eddington em 1919, na ilha então portuguesa do Príncipe, confirmaram o fenómeno do encurvamento dos raios de luz na presença de um corpo com grande massa, no caso os raios luminosos provenientes de estrelas por trás do Sol.

Na relatividade restrita, o espaço tinha antes sido unido ao tempo e a massa tinha sido unida à energia. Na relatividade geral, o espaço-tempo é deformado pela massa-energia. E a velha força gravitacional de Newton não é nada mais nada menos do que essa deformação (para cuja descrição são necessárias as geometrias não-euclidianas). Portanto, uma vez decifrados os mistérios do espaço-tempo e da massa-energia, a força de atracção universal fica explicada. Os relógios batem mais lentamente e as réguas mostram um comprimento menor perto de um astro com grande massa. Se a massa for muito grande, como a de uma estrela de grandes proporções, tem-se o fim do espaço-tempo, através de uma deformação extrema da respectiva geometria.

As consequências da teoria da relatividade geral foram enormes para a cosmologia: o Universo passou a ser dinâmico (está em expansão, conforme a teoria do “Big Bang”), os buracos negros passaram a ser possíveis (existem com certeza; Stephen Hawking, o autor do “best-seller” “Uma Breve História do Tempo”, é um dos grandes especialistas do assunto [9]) assim como as ondas gravitacionais (que devem existir muito provavelmente, sendo hoje intensamente procuradas: são, por exemplo, emitidas na colisão de dois buracos negros. O Universo deixou, a nossos olhos, de ser o mesmo. Deixou de ser um cenário calmo, onde pouco se passava, para ser um lugar de permanente mudança e surpresa. E nós deixámos de ser os mesmos nesse Universo diferente…

REFERÊNCIAS:

[1] Abraham Pais, “O Senhor é Subtil. Vida e Pensamento de Albert Einstein”, 1ª edição, Gradiva, Lisboa, 1991,
[2] Roland Barthes, “Mitologias”, Edições 70, Lisboa, 1987.
[3] Alice Calaprice (coordenação e edição), “The New Quotable Einstein”, Princeton University Press, Princeton, 2005, prefácio de Freeman Dyson.
[4] Max Jammer, “Einstein e a Religião”, Contraponto, Rio de Janeiro, 2000.
[5] Carlos Fiolhais, “Curiosidade Apaixonada”, Gradiva, Lisboa, 2005.
[6] Michio Kaku, “O Cosmos de Einstein. Como a visão de Einstein transformou a nossa concepção do espaço e do tempo”, Gradiva, Lisboa, 2005.
[7] Albert Einstein, “Como Vejo o Mundo, a Ciência e a Religião”, Relógio d’Água, Lisboa, 2004.
[8] Stephen Hawking, “O Fim da Física”, Gradiva, Lisboa, 1994, prefácio de Carlos Fiolhais.
[9] Stephen Hawking, “Uma Breve História do Tempo”, edição actualizada e aumentada, Gradiva, Lisboa, 2000, prefácio de Carl Sagan.

EINSTEIN- A CURIOSIDADE, A ESCOLA E A CULTURA CIENTÍFICA - 2

Segunda parte da minha intervenção no Porto em 2005 a convite da Casa-Museu Abel Salazar (a imagem é do cartaz da exposição que a Biblioteca Geral da Universidade de Coimbra fez nesse ano):

Einstein chegou bem longe movido pela sua curiosidade. O que ficou para a cultura científica? A cultura científica é a apropriação que a sociedade faz dos conhecimentos e dos métodos da ciência. Não há dúvida que Einstein estendeu a cultura científica ao estender as fronteiras da ciência. E participou pessoalmente nessa extensão, ao procurar comunicar de uma forma simples e acessível tanto as novas como as velhas ideias.

A sua primeira contribuição para a cultura científica terá sido ele próprio, quer dizer a personagem que ele soube construir e mostrar ao mundo através dos “media”. Einstein foi sempre um brilhante actor no palco social, assumindo a figura de cientista, a ponto de hoje nos servirmos da sua figura para simbolizar a ciência. O velho Einstein, com a sua cabeleira farta, roupa informal e as sandálias sem meias, tornou-se um ícone moderno da ciência.

Foi um actor que foi escrevendo o seu próprio papel. Além de um cientista profissional, o descobridor do espaço, do tempo, da massa e da energia, foi um divulgador da cultura científica ao ser capaz de explicar aos cidadãos o que é a ciência e qual é o seu valor (“comparada com a realidade, a nossa ciência pode parecer primitiva e infantil, mas é a coisa mais preciosa que temos” [10]): não apenas uma descrição do mundo, sempre passível de escrutínio e revisão, mas também o método necessário para se chegar a essa descrição, o método fundado na curiosidade e que permite sempre ir mais longe.

O sábio soube também explicar para que serve a ciência. Em particular, soube separar a ciência da tecnologia, o conjunto de aplicações da ciência que nos permitem viver melhor no mundo e que, por vezes, aos olhos do público, surgem de uma forma difusa identificadas com a ciência. Num texto de 1930, Einstein descreveu de modo resumido mas esclarecedor os efeitos da ciência [7]:

“A ciência afecta os assuntos humanos de duas maneiras. A primeira é bem conhecida de toda a gente. Directamente, e mais ainda de forma indirecta, a ciência produz benefícios que transformam por completo a vida humana. A segunda maneira é de carácter educacional – age sobre a mente. Embora pareça menos óbvia, esta segunda não é menos pertinente que a primeira.”

O primeiro efeito da ciência – e primeiro apenas por ser mais “bem conhecido” – reside no conforto material que é conferido por um melhor conhecimento do mundo. Vive-se melhor num mundo que se conhece melhor. Mas a tecnologia é muitas vezes sobrevalorizada, esquecendo-se que a maior parte das aplicações são apenas efeitos laterais da curiosidade que alimenta a ciência. Por exemplo, no caso da relatividade geral de Einstein, é bem claro que ela não foi concebida para fazer melhores sistemas de posicionamento global, mas permitiu esse desenvolvimento.

O segundo efeito da ciência - “agir sobre a mente”- é de “carácter educacional” e remete-nos, por isso, para o papel da escola, o meio mais poderoso que a sociedade criou até hoje para formar a mente. Claro que a escola detém ainda hoje um papel insubstituível na transmissão dos conteúdos da ciência e da atitude científica que permite adquiri-los. Escreve Einstein, a respeito da escola e contrariando algumas ideias feitas sobre a aversão dele a ela [7]:

“A escola sempre foi o mais importante veículo para a transmissão da riqueza da tradição de uma geração para a seguinte. (...) Às vezes vemos na escola apenas o instrumento para transferir uma certa quantidade de conhecimentos à geração seguinte. Mas é errada essa concepção. O conhecimento é algo de morto, ao passo que a escola está ao serviço dos vivos. A sua missão é desenvolver nos jovens capacidades e qualidades que contribuam para o bem-estar da comunidade.”

Vale a pena explicar alguns problemas que Einstein teve com a escola. Em primeiro lugar, não é verdade que Einstein não tenha tido, em geral, boas notas. Essas notas foram até muito boas no caso da Física e da Matemática. Acontece simplesmente que não se deu bem com o sistema autoritário da escola prussiana (para ele alguns professores comportavam-se como sargentos). E, a certa altura, quando a família emigrou para Itália, deixando o jovem Einstein sozinho num liceu de Munique, ele arranjou maneira de se ir reunir a ela. Mais tarde, na Escola Politécnica de Zurique, é certo que teve problemas de aversão pessoal a alguns docentes, mas não é menos certo que concluiu o seu curso no prazo normal estabelecido. Foi mais por razões de más relações pessoais do que por menor capacidade científica que não ficou, como aconteceu com alguns dos seus colegas, assistente na referida escola superior.

Einstein sempre gostou do estudo independente. Fê-lo muito jovem com “Os Elementos” de Euclides e continuou depois disso. Enquanto adolescente, foi influenciado por uma série de livros de divulgação científica, como os “Livros Populares sobre Ciências Naturais”, do escritor alemão de origem judaica Aaron Bernstein, “Cosmos”, do naturalista alemão Alexander von Humboldt, que relatava viagens de exploração científica na América do Sul, etc. Embora nos anos de formação de Einstein (as duas décadas finais do século XIX, já que ele concluiu o seu curso em 1900) não houvesse a quantidade e a variedade de obras de divulgação científica de hoje, já havia algumas, com grande circulação, que Einstein leu e que terão tido um considerável impacte na formação da sua personalidade e na escolha da sua vocação.

A dívida de Einstein para com a literatura de divulgação científica foi mais tarde largamente compensada com a redacção do livro “A Evolução da Física” [11], um livro de divulgação, publicado originalmente em 1938 e traduzido em português só em finais dos anos 50 [12], que foi escrito físico polaco Leopold Infeld, que com ele colaborou não só como co-autor mas também como assistente no Instituto de Estudos Avançados de Princeton, nos EUA, na fase de exílio da sua vida. Trata-se de um dos clássicos da literatura de divulgação científica, que pode ainda hoje ser lido com proveito por professores e por alunos do ensino secundário ou mesmo do básico. Conta, como o título indica, a história da física até chegar à teoria dos “quanta” e à teoria da relatividade. O astrofísico português João Magueijo confessou no seu livro “Mais Rápido do que a Luz” [13], no qual critica os fundamentos da teoria da relatividade, a influência que recebeu deste livro quando era jovem. Para se ir mais longe, é indispensável saber até onde se foi antes…

Einstein já antes tinha apresentado sob a forma de livro as ideias fundamentais da teoria da relatividade, no livro de 1917 intitulado “A teoria da relatividade restrita e geral” [14]. Em “A Evolução da Física” conseguia, num esforço acrescido, chegar a mais gente.

De resto, Einstein não se limitou a ser autor de artigos de investigação: foi em diversas ocasiões autor de artigos de divulgação científica, escritos não só com conhecimento de causa mas também com clareza e simplicidade e, por isso, acessíveis a um público não especializado. Em 1914, logo que chegou a Berlim para ocupar um lugar na Universidade foi convidado a expor a sua teoria da relatividade, o que fez num artigo intitulado “Sobre o princípio da relatividade”, publicado no jornal berlinense de maior tiragem “Die Vossische Zeitung”.

Na introdução a um outro artigo de divulgação saído num jornal diário berlinense, desta vez o “Berliner Tageblatt”, Einstein escreveu em 1924 uma das mais belas defesas da cultura científica [15]:

“É necessário que cada homem que pensa tenha a possibilidade de participar com toda a lucidez dos grandes problemas científicos da sua época e, por isso, mesmo se a sua posição social não lhe permite consagrar uma parte importante do seu tempo e da sua energia à reflexão científica. É somente quando cumpre essa importante missão que a ciência adquire, do ponto de vista social, o direito de existir”.

Em conclusão, que lições podemos hoje, quando se comemora o centenário do “ano milagroso” de Einstein (1905), extrair da vida e obra de Einstein com o fito de ampliar a curiosidade, a escola e a cultura científica?

Em primeiro lugar que a curiosidade é o princípio de todo o saber e que um cientista não é mais do que uma criança que cresceu levando a sua curiosidade às últimas consequências. A curiosidade revela-se cedo e cedo deve ser aproveitada para a descoberta do mundo, nomeadamente por meio de experiências simples. Depois que a escola é o sítio por excelência onde a curiosidade das crianças e jovens deve ser satisfeita e desenvolvida. A experimentação informada e a formalização matemática devem seguir-se às primeiras formas de aprendizagem informal (Einstein explicita: “no que diz respeito à física, as primeiras lições só devem conter o que é experimental e interessante de ver”). E, por último, que, paralelamente e complementarmente à escola, há formas eficientes de fazer chegar a ciência ao grande público. Entre estas, os livros de divulgação ocupam um lugar do maior relevo.

REFERÊNCIAS:

[10] Carlos Fiolhais, “A C|oisa Mais Preciosa que Temos”, Gradiva, 2003.
[11] Albert Einstein e Leopold Infeld, “A Evolução da Física”, Livros do Brasil, Lisboa, sem data.
[12] Carlos Fiolhais (ccordenação), “Einstein entre nós”, Imprensa da Universidade de Coimbra, 2005.
[13] João Magueijo, “Mais Rápido do que a Luz”, Gradiva, 1ª edição, Lisboa, 2003.
[14] Albert Einstein, “A| teoria da relatividade especial e geral”, Contraponto, Rio de Janeiro, 1999.
[15] Ildeu de Castro Moreira e Nelson Studard, “Einstein e a divulgação científica”, “Ciência e Ambiente”, nº 30, Janeiro/Junho de 2005, p. 126.

Combustíveis metálicos

Já falámos no De Rerum Natura sobre automóveis movidos a lítio. Agora é a vez do alumínio, outro metal leve e muito «plebeu», ser considerado como «combustível» alternativo.

A crise do petróleo, que ontem voltou a atingir preços record depois de duas semanas em baixa, torna os carros eléctricos muito atractivos para o público em geral e cada mais indústrias automóveis investem no desenvolvimento de novas baterias, nomeadamente de lítio, presentemente muito utilizadas em dispositivos móveis como telemóveis e computadores portáteis.

Assim, a Continental anunciou em Janeiro que irá comercializar ainda em 2008 baterias de lítio para automóveis tornando-se o primeiro fornecedor de componentes para a indústria automóvel a iniciar uma produção em massa desta forma de energia. Embora a Continental não tenha revelado que marca ou marcas irá fornecer, é expectável que na lista de clients esteja incluída a General Motors. De facto, um consórcio da Continental com a A123 Systems tem um contrato com a GM para o desenvolvimento de baterias de lítio ião destinadas ao sistema E-FLEX do programa Chevy Volt da GM.

Outras parcerias da indústria automóvel com a indústria eléctrica traduziram-se em programas de desenvolvimento de baterias de lítio destinadas a carros híbridos ou totalmente eléctricos, como sejam as parcerias da Toyota com a Matsushita Electric Industrial Co., da Mitsubishi Motors Corp. com a GS Yuasa International Ltd., ou da Nissan com a NEC.

Mais um indício da ressuscitação do carro eléctrico veio recentemente da Alemanha, onde em finais de Maio a Evonik anunciou um investimento massivo em baterias de lítio ião, pretendendo ser o maior fornecedor europeu na área. A companhia está a expandir as suas unidades de produção e duplicou a participação na Li-Tec da qual passa a deter uma quota de 40%.

Um destes indícios diz respeito a uma fonte alternativa de energia inesperada que, como referiu o Carlos no post «O motor a água», nos recorda que por vezes a realidade imita a ficção, ou antes, a ficção antecipa a realidade embora com os pormenores errados. A ficção científica em causa foi escrita por um químico, E.E. Doc Smith, o «pai» da space opera, que descrevia na série Lensmen naves espaciais em que o combustível era ferro, mais concretamente uma nova forma alotrópica de ferro, isto é, com uma estrutura cristalina.

E a realidade é que poderá ser possível no futuro abastecer o carro de alumínio em vez de gasolina. Pelo menos é o que pretende a AlGalCo LLC assente no trabalho de uma equipa da universidade de Purdue em Indiana liderada por Jerry Woodall, professor de engenharia electrotécnica e computadores. Os cientistas desenvolveram uma liga de alumínio que reage com água libertando hidrogénio. Assim, é possível produzir in situ este gás combustível que poderá ser queimado num motor de combustão - como no Hydrogen7 da BMW - ou alimentar uma célula de combustível, por exemplo, no novissimo Toyota FC Stack.

Como não há bela sem senão, o problema da liga desenvolvida pelos cientistas reside na sua composição: a liga incorpora 5% de estanho, gálio e índio. Os dois últimos elementos são caros e raros e extensivamente utilizados na produção de semicondutores de forma que é pouco provável que sejam «desperdiçados» para alimentar carros. Por exemplo, as células fotovoltaicas mais eficientes disponíveis, com um rendimento próximo dos 30%, assentam na utilização do semicondutor III-V GaAs (arsenieto de gálio), mas o preço e raridade do gálio impede a sua produção comercial e são utilizadas apenas em painéis solares de satélites artificiais e afins.

Uma possibilidade da utilização de alumínio como combustível mais realista vem também dos Estados Unidos. A Altek Fuel Group desenvolveu um protótipo, já em fase de pré-comercialização, que utiliza alumínio industrial para produzir hidrogénio que alimenta por sua vez uma célula de combustível. De acordo com a Altek, o seu dispositivo, que usa como reagentes apenas ar e alumínio, permite a produção de energia «portátil» ao preço mais baixo do mercado. Para além de água, a reacção produz alumina que pode ser reciclada em alumínio o que torna esta forma de energia completamente renovável e limpa.

Embora a produção de alumínio a partir de bauxite consuma muita energia, a reciclagem da alumina exige apenas cerca de 5% da energia necessária à produção primária do metal pelo que podemos apenas esperar que o desenvolvimento desta tecnologia ( por enquanto os dispositivos da Altek não são passíveis de utilização em carrs) nos permita ajudar a quebrar a dependência do petróleo nos meios de transporte.

Nobreza e preciosidade de um metal

ALUMINIUM, the Bright Star of Metals,
The principal metal in common clay,
Is extremely light, bright, and silver-like;
It does not oxide pn exposure to Air
Nor does its compact mass though ignited in Air;
Exhaled effluvia from towns do not affect it;
It may be cast or filed and is grandly mall'able;
Conducts Heat and 'lectric force like Silver.

J. Carrington Sellars, Chemistianity, 1873

A nobreza de um metal é ditada pela sua «resistência» à corrosão e é medida pela sua facilidade de oxidação expressa no potencial normal de redução. Quanto mais positivo este for, mais nobre é o metal. O ouro, por exemplo, tem um potencial normal de +1.5 V, muito próximo do topo da tabela no que a potenciais de redução diz respeito. A maioria dos metais nobres, como o ouro, prata, tântalo, platina, paládio ou ródio, são igualmente metais preciosos agora devido à sua raridade.

O alumínio, com potencial de redução E⁰= -1.66 V é não só um metal abundante hoje em dia como um dos mais «plebeus», só sendo suplantado pelos metais alcalinos (como o potássio, sódio ou o lítio, o metal menos «nobre» com E⁰= -3.045 V) e alcalino-terrosos (como o magnésio utilizado no flash dos fotógrafos de outrora).

A falta de nobreza do alumínio traduz-se no facto de não o encontramos sob a forma de metal na Natureza mas sim na forma de compostos iónicos ou minerais sortidos, nomeadamente em minerais como a bauxite na forma de óxido, Al2O3 ou alumina. A alumina cristalina apresenta uma dureza muito elevada, 9 na escala de Mohs, imediatamente abaixo do diamante, o que a torna bastante apreciada como pedra preciosa quando transparente, especialmente quando inclui impurezas como o crómio (rubis) ou ferro, cobalto ou titânio (safiras azuis). Outros minerais de alumínio utilizados em joalharia são o lápis lazuli , a turquesa e a espinela. Esta última é muitas vezes confundida com o rubi e, por exemplo, o «rubi» Black Prince que adorna coroa imperial de estado britânica representada na figura que encima o post é na realidade uma espinela.

A alumina é igualmente a razão porque podemos utilizar este metal em inúmeras aplicações, desde a indústria aeronáutica a utensílios de cozinha. De facto, excepto em ambientes muito ácidos ou básicos, o alumínio fica protegido pela camada de alumina que se forma espontaneamente à sua superfície em condições atmosféricas ou controladamente durante o processo de anodização. A alumina tem uma densidade igual à do alumínio e recobre muito eficientemente o metal que fica assim isolado de atmosferas agressivas e não se corroi.

Assim, embora o alumínio seja um metal «plebeu», a passivação eleva-o na maioria das aplicações a um metal nobre. Mas se a alumina lhe confere galões de nobreza inesperados da série electroquímica, ninguém pensaria em classificar o alumínio como um metal precioso, mas o facto é que durante um breve período o alumínio reinou indisputado como o metal mais precioso do nosso planeta.

O alumínio metálico só foi isolado em 1824 por Hans Christian Oersted que reduziu a alumina com amálgama (liga com mercúrio) de potássio embora o crédito da descoberta seja na maioria das vezes atribuído a Friedrich Wöhler, que o produziu exactamente pelo mesmo processo dois anos mais tarde. Durante mais de meio século, a produção de alumínio permaneceu uma curiosidade científica assente na redução de sais de alumínio com metais alcalinos (os únicos, com potenciais mais negativos, capazes de o reduzir) que o tornava demasiado caro para quaisquer utilizações.

O alumínio metálico foi introduzido ao público sob os auspícios de Napoleão III na Exposition Universelle de 1855 em Paris. O químico Henri Etienne Sainte-Claire Deville (1818-1881) tinha conseguido produzir, com o patrocínio do imperador francês, lingotes e pequenos objectos de alumínio que foram exibidos lado a lado com as jóias da coroa francesa.

Napoleão III, que destinava baixela de alumínio aos visitantes mais ilustres nos seus jantares de estado (os restantes tinham de se contentar com «reles» ouro) e oferecia pequenos objectos de alumínio aos dignitários que o visitavam, pode ser visto como o grande promotor deste metal, precioso à época.

Mas a reputação do alumínio como metal precioso foi efémera. Em 1886, dois jovens, Charles Martin Hall e Paul Héroult, descobriram independentemente um processo electroquímico de produção de alumínio a partir de alumina que permanece a base da produção actual deste metal. O alumínio é o terceiro elemento mais abundante na crosta terrestre (em peso constitui cerca de 8.1% desta) mas o processo Hall-Héroult é muito exigente em termos de energia pelo que há um esforço significativo para se descobrir uma alternativa de produção deste metal menos exigente em energia eléctrica.

"Minuto Verde" na Joanina

Rubrica "Minuto Verde" da RTP1, da responsabilidade da Quercus, filmada na Biblioteca Joanina da Universidade de Coimbra.

A "Caixa do Purgatório" de Lorde Kelvin

Lorde Kelvin, o famoso físico britânico do século XIX, usava estranhos métodos pedagógicos nas suas aulas na Universidade de Glasgow para fazer interessar pela Física os estudantes de Teologia. Criou um instrumento - a "Caixa do Purgatório" - que é descrita no seguinte excerto do artigo "Lorde Kelvin demonstrado" de J. T. Loyd, professor na mesma universidade, publicado na "Revista Brasileira de Ensino da Física", vol. 29, nº 4, ps. 499-508 (versão on-line aqui; o original foi publicado na revista norte-americana "The Physics Teacher" 18, 16-24 (1980)). Editei ligeiramente a tradução brasileira.

"Kelvin, ao dar aulas, gostava de falar acima da capacidade de compreensão dos seus estudantes. Isso era exacerbado por uma peculiaridade no sistema de ensino de Glasgow, a saber, que os estudantes de Teologia tinham de ter aulas de Filosofia Natural - e, obviamente, a maioria deles não estava muito interessada nesse assunto. Embora esses estudantes formassem a maior parte da classe do primeiro ano, não havia dúvidas que Kelvin tinha a tendência a dar as aulas para o nível daqueles que iam continuar em Física. Ele tinha um instrumento que era muito eficiente em induzir o interesse naquilo que tinha para dizer, a chamada "Caixa do Purgatório". A caixa era preparada durante todo o dia e possuía três compartimentos - "Purgatório", "Céu" e "Inferno". Ele costumava escolher nomes [dos alunos] em pedacinhos de papel do "Purgatório", fazer perguntas a cada uma das pessoas nomeadas e, finalmente, depositar os pedacinhos de papel no "Céu" ou no "Inferno", dependendo do mérito das respostas".

PENSAR COM OS PÉS

Minha crónica no "Público" de hoje:

Os portugueses têm desde há uns dias um motivo para esquecer a crise. Chama-se Euro 2008, Campeonato Europeu de Futebol, e tem vindo a ocupar progressivamente o espaço mediático que antes era preenchido com a subida dos preços do petróleo e a crise económica a ela associada. No outro dia liguei a televisão e estava a transmitir o autocarro da selecção, visto de um helicóptero. Mudei de canal e estava a dar o mesmo autocarro, mas filmado agora de um outro helicóptero. Se ganharmos, como é o desejo geral, não quero imaginar o choque de helicópteros em disputa para filmar o autocarro no regresso.

Os desejos não são realidades. É pouco provável que ganhemos os jogos todos até à final e mais improvável ainda que ganhemos a final. Apesar de o seleccionador ser o mesmo do quarto lugar num Mundial e do segundo lugar num Europeu muitos jogadores são diferentes e as circunstâncias são também diferentes. Estou, porém, convencido de que vamos ganhar com este Euro na Suíça e na Áustria de qualquer maneira. Se ganharmos a final, vai ser, a avaliar pela enorme euforia que já hoje reina, um completo desatino. Havemos de vir em hordas para a rua em longas caravanas automóveis a berrar e buzinar, por mais elevado que esteja na altura o preço do combustível. Esqueceremos por completo a crise. Mas qual crise? Haverá alguma crise? Veremos deputados e ministros bem mais sorridentes do que temos visto. Por outro lado, se não ganharmos, também ganharemos. Ganharemos de qualquer modo, pois não teremos distracções no confronto com a crise que nos assola, sendo mais fácil tornar-nos um país competitivo noutras áreas e não apenas no futebol. Não vou torcer para que a equipa perca, mas esta hipótese não me parece má de todo.

Parece-me que as expectativas estão altas demais e temo que a ressaca seja dolorosa. De facto, estamos, no futebol, no “top ten” europeu e quase no “top ten” mundial (ocupamos o 11º lugar do “ranking” da FIFA, longe do pódio tomado pela Argentina, Brasil e Itália, mas perto do 10º, que é a Holanda). Mas afinal é em Portugal que existe uma liga relativamente fraca e muito abalada pela crise do “apito dourado” e do “apito final” (o apito pode ter sido final para o Porto na Liga dos Campeões do próximo ano). É onde há clubes da primeira liga com salários em atraso (o Boavista acumulou a suspeita de corrupção com o défice de pagamentos). É onde há casos de indisciplina e violência que incluem tanto jogadores como o seleccionador (um pecado que Scolari fez passar por virtude ao falar da “defesa do menino”). E é onde existem estádios absolutamente megalómanos para os jogos que lá se realizam (pelo menos os estádios de Aveiro, Coimbra, Leiria e Faro, construídos para o Euro 2004, foram grandes investimentos falhados) e é onde ainda há quem não tenha aprendido a lição e queira organizar um Mundial.

Diz-se que a equipa, que inclui numerosos jogadores emigrantes, vale muito dinheiro, que é até a segunda mais cara do Euro. Porém, grande parte dessa verba diz respeito a um único jogador e, mesmo sabendo pouco de tácticas, julgo que um desporto de onze não pode depender demasiado da inspiração de um só. Oxalá o faça, mas não é garantido que São Ronaldo nos valha.

Não estou a ser um velho do Restelo. Por uma razão simples: um campeonato europeu de futebol não é propriamente a descoberta do caminho marítimo para a Índia. Nem sequer é o caminho para sair da crise. Ficarei feliz se ganharmos os jogos até à final e também esta. Mas há desafios bem mais importantes para nós. Somos bons com os pés, mas não o somos suficientemente com a cabeça. Porque é que não fazemos o mesmo esforço para entrar no “top ten” da educação que fazemos no futebol? Entrar no “top ten” dos “rankings” PISA, isso sim, é que seria uma proeza que nos poderia orgulhar, a nós que estamos em literacia científica num modesto 27º lugar entre os países da OCDE. Porque é que a Galp, a TMN e a Sagres não investem aí os seus chorudos patrocínios? Porque é que só somos bons a pensar com os pés?

A história dos elementos químicos

Há livros que contam histórias e há livros que têm uma história. E há também livros que contam histórias e têm uma história que vale a pena contar. É o caso do livro “Os Elementos Químicos”, com o subtítulo “A história fascinante da sua descoberta e dos famosos cientistas que os descobriram”, de Nechaev e Jenkins, que acaba de sair na editora Replicação de Lisboa.

As histórias são as histórias das descobertas dos elementos químicos, dos principais elementos que compõem a Tabela Periódica que o químico russo Dmitri Mendeleev descobriu em 1869. Para o leitor ficar com uma ideia do estilo simples e cativante de Nechaev (Jenkins entra só no fim, já lá vamos) transcrevo no post anterior um trecho do capítulo consagrado precisamente a Mendeleev. Esse capítulo relata-nos como é que, a partir das suas aulas, muito populares, um jovem químico perseguiu e alcançou a ideia de unidade no mundo químico.

Mas a história do livro é talvez ainda mais interessante do que qualquer uma das histórias da história da química. A obra recém-publicada em português saiu originalmente na Rússia em 1939. Conheceu várias reedições e acabou por ser publicada, em tradução para inglês, nos Estados Unidos em 1942 e na Inglaterra em 1944 (tudo isto se passou, portanto, durante a Segunda Guerra Mundial). O livro foi envelhecendo nas estantes das bibliotecas... Eis senão quando um químico inglês, Jenkins, em 1994 encontra o velho livrinho (a edição de 1944) e lhe acha graça. Publica-o em 1997, acrescentando-lhe um capítulo final com as devidas actualizações. Mas houve um problema inultrapassado: não se conseguiu encontrar nem o autor nem sequer a mínima pista dele. No prefácio, o segundo autor perguntava se algum dos leitores saberia sobre quem seria Nechaev. Teve sorte. Um professor norte-americano de Matemática, do College University of New York, Victor Pan, chegou à nova edição absolutamente por acaso, com a ajuda de um seu aluno. Acontece que ele conhecia a velha edição russa. Tinha sido escrita pelo pai dele, Yakov Pan, sendo Nechaev um mero pseudónimo.

Yakov Pan foi um judeu ucraniano, de origem muito humilde. Era um de 18 irmãos, dos quais só 10 atingiram a idade adulta. Conseguiu, pelo estudo, chegar a uma escola de Moscovo e depois formar-se em química numa das melhores universidades técnicas da capital russa. “Os Elementos Químicos”, o seu livro de ciência popular de 1939, foi um êxito instantâneo. Infelizmente, morreu em 1941, com 35 anos, na luta contra os alemães. Tinha-se oferecido como voluntário para o Exército Vermelho apesar de sofrer de tuberculose.

O filho único, nascido dois anos antes da morte do pai, sobreviveu à guerra. Em 1976 emigrou para os Estados Unidos, trazendo consigo o livro do pai assim como uma velha fotografia dele. E foi a história da vida do pai, acompanhada pela fotografia que, numa carta, ele enviou com muita simpatia a Jenkins. A comovente carta vem publicada na edição portuguesa e só fico com pena de não ver a foto.

Parabéns à Replicação, uma pequena editora que já tem 25 anos, que assim alarga a sua colecção de ciência, com um título a quem os anos não fizeram estragos. O ar arcaico dos desenhos, de Boris Van Lonn, dá um certo encanto ao livro. Não hesito em recomendá-lo para todos os que apreciem uma aproximação popular à ciência química, que neste aspecto tem sido – injustamente, acrescente-se – desfavorecida relativamente à física, à matemática e à biologia. A Química é tão divertida como as outras ciências!

A lei de Mendeleev – Um labirinto químico

Transcrevo extracto do livro de Nechaev e Jenkins, “Os Elementos Químicos. A história fascinante da sua descoberta e dos famosos cientistas que os descobriram”, Lisboa: Replicação, 2008, que foi publicado originalmente na Rússia em 1939. Este trecho ilustra a relação entre pedagogia e a ciência: Mendeleev chega à sua Tabela Periódica a partir de uma cuidadosa preparação das suas aulas.

"Em 1867, um jovem químico chamado Dmitri Mendeleev foi convidado a ocupar a cadeira vaga de Química Geral, na Universidade de S. Petersburgo, na Rússia.

Era uma grande honra ser convidado a leccionar o curso mais importante de Química na principal universidade do país e o professor, de 33 anos, resolveu fazer todo o possível para mostrar que era digno dela.

Mendeleev começou a preparar as suas aulas com entusiasmo. Enterrou-se no meio de livros e jornais. Foi buscar todos os apontamentos que tinha tomado sobre o seu trabalho, ao longo de anos de estudo e investigação. Afundou-se num mar imenso de factos, experiências e leis, estabelecidas no decurso de décadas por centenas de químicos. Existia material suficiente para uma dúzia de cursos universitários. Mas, estranhamente, quanto mais Mendeelev mergulhava na ciência que há tanto tempo lhe era familiar, tanto mais difícil se lhe afigurava a sua tarefa.

No Outono começou o seu curso. As suas aulas tiveram um sucesso enorme. A sala de aula ficava apinhada, à semelhança de um auditório de um teatro em que vai actuar um actor famoso. Vinham pessoas de outros departamentos para o ouvir – da Faculdade de Direito, da Escola Médica e do Departamento de História. Vinham pessoas de outras instituições. Vinham em bandos para a sala de aula e sentavam-se à espera, muito tempo antes da hora prevista para o início da aula. Ficavam de pé nas passagens entre os bancos e e amontoavam-se no corredor, em volta da porta. Empurravam-se à volta da mesa de experiências, na parte da frente da sala.

Poucas vezes um professor universitário tivera a sorte de ter um sucesso igual. Apesar disso, lá bem no fundo do seu coração, Mendeleev não se sentia satisfeito.

Começou a trabalhar num livro novo, que tratava dos princípios fundamentais da Química. Chamou-lhe “Os Princípios da Química”. Escreveu depressa e com facilidade, servindo-se dos apontamentos que tinha tirado para as suas aulas. Os alunos procuravam ansiosamente ter as brilhantes aulas por escrito. Mas Mendeleev ainda não estava satisfeito. O livro não era o que ele desejava que fosse.

Ele começara a ter a sensação de que a ciência química era uma floresta densa, sem trilhos nem caminhos. Sentia-se como se estivesse a deambular de árvore para árvore nessa floresta, descrevendo cada uma delas separadamente. E havia tantos milhares de árvores!

Por esta altura, os químicos conheciam 63 elementos puros. As combinações desses elementos davam centenas e milhares de substâncias diferentes: óxidos, sais, ácidos, bases...

Existiam gases, líquidos, cristais, metais...Existiam substâncias de cor e substâncias com um brilho que cegava, substâncias com e sem cheiro, duras e moles, amargas e doces, pesadas e leves, estáveis e instáveis – não havia duas exactamente iguais.

Os químicos tinham investigado cuidadosamente toda a enorme variedade de coisas que compõem o mundo. Conheciam centenas de pormenores acerca de cada coisa em particular. Sabiam até, exactamente, como fazer estes compostos e qual era o método mais barato.

(...) Mendeelev não queria enveredar por este labirinto ao acaso. Enquanto preparava o seu curso universitário sobre as leis da Química, continuou sempre à procura de uma lei geral, de uma ordem natural que regesse todos os elementos. Ele estava convencido de que essa lei devia existir, uma espécie de uniformidade escondida entre os elementos, tão diferentes uns dos outros no aspecto. E era disso que ele andava à procura.”

Empreendedorismo no Ensino Superior

Post de Norberto Pires:

Uma pequena mensagem só para vos dar conhecimento do Relatório final da Comissão Europeia (DG Enterprise and Industry) sobre "Empreendorismo no Ensino Superior, especialmente em Cursos de Áreas Não-Económicas", no qual participei como perito e representante nacional.

Link para estudo aqui.

Link para o sítio da Comissão sobre estes assuntos aqui.

Espero que gostem.

J. Norberto Pires

VIDA DE GALILEU

Texto sobre "Vida de Galileu" de Bertold Brecht (na foto) suscitado pela minha participação no colóquio sobre "Retórica e Teatro" realizado na Faculdade de Letras da Universidade do Porto no ano passado:

Mostrar a ciência em palco constitui uma das melhores formas de fazer cultura científica, isto é, de levar a ciência à sociedade [1, 2]. Nas peças do chamado “teatro científico” (teatro sobre temas de ciência, entenda-se, pois o teatro é uma forma de arte e, por isso, pouco tem de científico) encontram-se boas illustrações tanto do discurso científico como do discurso contrário. Esse teatro, que inclui peças como “Copenhagen” [3] do inglês Michael Frayn, ou “Oxigénio” [4] dos norte-americanos Carl Djerassi e Roald Hoffmann, tem conhecido ultimamente um grande interesse em todo o mundo e também em Portugal.

Mas esse tipo de teatro é mais antigo. A peça “Vida de Galileu” do dramaturgo alemão Bertold Brecht (1898-1956) é perfeita para recolher exemplos da relação entre retórica teatral e retórica científica. “Vida de Galileu”, como o próprio nome indica, mostra o percurso biográfico do matemático e físico Galileu Galileu (1564 - 1642) desde os seus tempos de jovem professor de Matemática na Universidade de Pádua até aos tempos de reclusão domicilária em Arcetri, perto de Florença, depois de ter sido condenado pela Inquisição em 1633 e de ter abjurado publicamente as suas teses mais polémicas. A acção situa-se no início do século XVII, precisamente no tempo de Revolução Científica. Brecht, baseado em factos reais mas não se inibindo de tomar as suas liberdades literárias, põe na boca do sábio pisano (nasceu e estudou em Pisa) algumas das afirmações que abalaram verdades estabelecidas na época, nomeadamente ao advogar a mudança do sistema de Ptolomeu para o sistema de Copérnico, o que significa uma mudança de uma visão estritamente religiosa do mundo natural, baseada numa leitura literal da Bíblia, para uma visão científica, baseada na observação e na experimentação. O papel de Deus passou a ser diferente; num certo sentido, pode dizer-se que se esvaziou.

Na cena três, que se passa na cidade de Pádua em 10 de Janeiro de 1610 (lembre-se que em 2009 se celebra o quarto centenário das primeiras observações celestes com o telescópio, realizadas nos últimos dois meses de 1609), Galileu declara ao seu amigo Sagredo, depois de ter espreitado o céu com o telescópio, instrumento que ele aperfeiçou e que foi o primeiro a utilizar para observações astronómicas, e de ter descoberto as luas de Júpiter, que eram astros que de certa forma confirmavam o sistema de Copérnico (não giravam em redor da Terra):

“Não pare de olhar, Sagredo. O que você vê é que não há diferença entre céu e terra. Hoje, 10 de Janeiro de 1610, a humanidade regista em seu diário: aboliu-se o céu.”

Uso para a citação a edição brasileira [5], uma vez que se aguarda a publicação entre nós de uma tradução recente de “Leben des Galilei” na colecção de obras quase completas de “Teatro” de Brecht que está em curso na Cotovia (há uma tradução portuguesa de 1970, feita por Yvette Centeno [6], e há traduções de alguns excertos feitas por esse grande germanista que foi Paulo Quintela [7]). A versão original da peça foi escrita em 1937-1939, nas vésperas da Segunda Guerra Mundial, mas há mais duas, escritas uma imediatamente após a a guerra (1945-1947) e a outra no pós-guerra (1956-1957), sendo muito interessante notar a evolução do texto da peça em paralelo com a evolução dos acontecimentos históricos a meio do século XX, nomeadamente a explosão da primeira bomba atómica que põe fim à guerra e o período de paz na chamada “guerra fria”. Esta evolução encontra-se bem descrita e comentada no livro “Do Pobre B.B. em Portugal” [8], que resultou de trabalhos de investigação efectuados pelo Centro de Estudos Germanísticos da Universidade de Coimbra, que também faz a história das várias representações da peça em Portugal. Recentemente, a peça foi representada no Teatro Aberto, de Lisboa, em versão de João Lourenço e Vera San Payo de Lemos e encenação de João Lourenço.

Mais adiante, na mesma cena, há um diálogo entre Galileu e Sagredo (este amigo existiu mesmo, sendo também o nome do leigo inteligente que surge nos “Diálogos sobre os Dois Principais Sistemas do Mundo”), que é bem elucidativo das dificuldades de ordem teológica que a “nova ciência” vinha trazer:

“Sagredo - Mas você não tem um pouco de juízo? Não percebe a situação em que fica se for verdade o que está vendo? Se você andar por aí gritando pelas feiras que a Terra é uma estrela [sic, aqui no sentido de astro] e que não é o centro do universo?”

Galileu - Sim senhor, e que não é o universo enorme, com todas as suas estrelas, que gira em torno de nossa Terra, que é ínfima – o que aliás era de imaginar.

Sagredo – E que, portanto, só existem estrelas! E Deus, onde é que fica?

Galileu – O que é que você quer dizer?

Sagredo – Deus, onde é que fica Deus?

Galileu em fúria – Lá não! Do mesmo jeito que ele não existe aqui na Terra, se houver habitantes de lá que queiram achá-lo aqui!

Sagredo - Então onde é que fica?

Galileu - Eu sou teólogo? Eu sou matemático.

Sagredo – Antes de tudo você é um homem, e eu pergunto: onde é que está Deus no sistema do mundo?

Galileu – Em nós, ou em lugar algum.

Sagredo gritando - A mesma fala do queimado-vivo!

Galileu - A mesma fala do queimado vivo!

Sagredo – Por causa dela ele foi queimado! Não faz dez anos!

Galileu - Porque ele não tinha como provar! Que ele só afirmava!”

O "queimado-vivo" era o filósofo italiano Giordano Bruno (1548-1600) que tinha sido condenado à morte por heresia pela Inquisição e executado na fogueira na cidade de Roma. Repare-se como Galileu expõe a diferença entre a retórica, ou “técnica ou arte de convencer”, baseada no conhecimento certo (“ele não tinha como provar”) e a retórica pura e simples (“ele só afirmava”). Mais adiante, na cena quatro, Galileu está na sua casa de Florença, cidade para onde entretanto se tinha mudado, e é visitado por professores da universidade local. No diálogo entre um filósofo e um matemático, que defendiam as posições da Igreja, e Galileu, o papel da observação, possibilitada pelo novo instrumento, é convenientemente enfatizado:

O filósofo - ... Mas eu receio que isso tudo não seja tão simples. Senhor Galileu, antes de aplicarmos o seu famoso telescópio, gostaríamos de ter o prazer de uma disputa. Assunto: E possível que tais planetas existam?

O matemático - Uma disputa formal.

Galileu - Eu achava mais simples os senhores olharem pelo telescópio para terem a certeza”.

Neste diálogo curto está sumariada a posição científica que Galileu advogava e que acabou, como é sabido, por triunfar. Ainda mais adiante, na mesma cena, a supremacia da observação, baseada no novo instrumento, relativamente ao conhecimento puramente livresco, baseado em Aristóteles:

“Matemático - Meu caro Galileu, por mais antiquado que pareça ao senhor, eu ainda tenho o hábito de ler Aristóteles, e lhe garanto que acredito nos meus olhos quando leio.

Galileu - Eu me acostumei a ver como os senhores de todas as faculdades fecham os olhos a todos os factos, fazendo de conta que não houve nada. Eu mostro as minhas observações e eles sorriem, eu ofereço o meu telescópio para que vejam, e eles citam Aristóteles”.

Um exemplo final do diálogo brechtiano sobre o espírito científico, ou melhor, a falta dele, encontra-se na cena sete, passada em 5 de Março de 1616 quando a Inquisição coloca a obra de Galileu no Index. A cena passa-se em casa do cardeal Roberto Bellarmino (1542-1621), em Roma, curiosamente durante um baile de máscaras. Galileu encontra o dono da casa, no século XX nomeado santo e doutor da Igreja, e o cardeal Maffeo Barberini (1568-1644), mais tarde papa com o nome de Urbano VIII :

“Galileu, tomando impulso para uma explicação – Eu sou um filho devoto da Igreja...

Barberini – Pessoa incorrigível. Ele quer provar, com toda a candura, que, em matéria de astronomia, Deus escreve asneiras! Deus então não estudou astronomia como convinha, antes de redigir a Sagrada Escritura? Caro amigo!

Bellarmino - Mesmo ao senhor, não lhe parece provável que o Criador saiba mais que a sua criatura a respeito da criação?

Galileu - Mas, meus senhores, afinal, se o homem decifra mal o movimento das estrelas, poderá errar também quando decifra a Bíblia?

Bellarmino - Mas, meu senhor... afinal, decifrar a Bíblia é da competência dos teólogos da Santa Igreja, ou não?

Galileu não responde.”

Galileu é calado com um argumento de autoridade e, em seguida, Bellarmino ordena-lhe que abjure das suas posições heliocêntricas. Na sequência, Barberini remata: “Bem, vamos repor as nossas máscaras. Mas o pobre Galileu não tem nenhuma”. Há aqui um teatro dentro do teatro e só Galileu não tem fuga: está condenado a fazer o seu próprio papel.

BIBLIOGRAFIA

[1] Carlos Fiolhais, “Ciência em Palco”, in “Partilha de Cena”, nº 0, Coimbra: Mafia – Federação Cultural de Coimbra, 2007.

[2] Mário Montenegro, “Texto dramático sobre tema científico: o caso particular de Carl Djerassi”, Tese de mestrado em texto dramático, Porto: Universidade do Porto, 2007.

[3] Michael Frayn, “Copenhagen”, New York: Anchor, 2000.

[4] Carl Djerassi e Roald Hoffmann, “Oxigénio”, Porto: Editora da Universidade do Porto, com prefácio de José Ferreira Gomes e tradução de Manuel João Monte.

[5] Bertold Brecht, “Teatro Completo”, vol. 6 (de um total de 12), “Os fuzis da Senhora Carrar, Vida de Galileu e Mãe Coragem e os seus filhos”, Rio de Janeiro: Editora Paz e Terra, 3ª edição, 1991, tradução de Roberto Schwartz da versão original da "Vida de Galileu".

[6] Bertold Brecht, “Vida de Galileu”, Lisboa: Portugália, 1970, tradução de Yvette Centeno.

[7] Paulo Quintela, “Obra Completa”, Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 5 volumes, 1996-2001, com organização de Ludwig Scheidl, António Sousa Ribeiro, Carlos Guimarães e Maria Helena Simões.

[8] Maria M. Gouveia Delille (coordenação), “Do Pobre B. B. Em Portugal : a recepção dos dramas Mutter Courage und ihre Kinder e Leben des Galilei”, Coimbra: Minerva, 1998, estudos de M. Antónia Teixeira e M. Fátima Gil.

EVOLUÇÃO DA CRIAÇÃO CIENTÍFICA E DA CRIAÇÃO ARTÍSTICA

O monumental livro de K. Simonyi “Kulturgeschichte der Physik“ ("História Cultural da Física"), publicado pela Harri Deutsch, Frankfurt am Main, em 1990 (a edição original húngara é de 1978), apresenta, logo no início, um gráfico daquilo que o autor chama "intensidades da criação científica e da criação artística" para ilustrar a evolução paralela da arte e da ciência (principalmente física). Mostro a figura (clicar para ver melhor) e, ao lado, traduzidos por mim do alemão, os parágrafos relevantes do texto (as inscrição da figura estão tal como no original, mas julgo que são fáceis de entender por quase só conterem nomes próprios):

"Os acontecimentos históricos não acontecem necessariamente em anos com números redondos, mas, se escolhermos arbitrariamente um período de tempo, caem dentro dele um certo número de acontecimentos significativos. Uma distribuição uniforme da escala do tempo tem, para apresentar os processos históricos, a vantagem de permitir reconhecer períodos históricos com uma maior frequência de eventos em comparação com outros que parecem mais pobres, mas que podem ser compreendidos como tempos de preparação, de amadurecimento ou de mudança. Sarton, um dos maiores historiadores de ciência do nosso tempo, escolhe num dos seus livros este método de descrição.

Resulta então um procedimento casual de ordenação histórica, ou melhor, cronológica: estuda-se a intensidade da criação científica em função do tempo. A dependência representada na figura mostra características surpreendentes. À primeira vista, reparamos que a criação científica nos últimos 2500 anos só tem dois máximos com uma largura de alguns séculos. O máximo que ocorre aproximadamente de 500 até a 200 a. C. dá-se numa época que é chamada o “milagre grego” da história da humanidade. A figura mostra não só do lado direito a intensidade da criação científica como do lado esquerdo a intensidade da criação noutras áreas (Literatura, Artes Plásticas). Vemos que os dois tipos de criação se desenvolveram de uma forma mais ou menos síncrona apesar de evidentemente existirem alguns desfasamentos temporais. Assim, por exemplo, na Roma Antiga foram dados contributos em alguns domínios da cultura humana, que passam de longe os dados pelos gregos. Estamos a pensar no Direito Romano, que deixou uma marca nas normas que regulam a nossa vida colectiva, mas também nas obras notáveis da literatura romana (Virgílio, Horácio). Ao mesmo tempo os romanos não alcançaram quaisquer resultados originais nas áreas da física e da matemática, apesar de termos talvez de admitir como única excepção o desenvolvimento do atomismo grego feito por Lucrécio. Algo semelhante se pode dizer do Renascimento, que precedeu o grande salto das ciências naturais no século XVII, Também aqui há um desfasamento das ciências naturais em comparação com as actividades na área artística.

Aos quase 2000 anos de intervalo entre o desabrochar da Antiga Grécia e o século XVII podemos chamar época de transição e de redescoberta, durante a qual só ocasionalmente foram realizados progressos no conhecimento. Estamos a pensar principalmente no mundo árabe e em Bizâncio assim como nos novos resultados obtidos pela escolástica tardia.

Resulta, portanto, a seguinte a divisão da história da ciência: época da ciência grega, período de transição e ciência moderna."

O Universo Elegante

Brian Greene, professor de física e matemática da Universidade de Columbia, é um destacado físico teórico e divulgador de ciência, autor de dois best-sellers, «The Elegant Universe» (finalista do Pulitzer e vencedor do Aventis Prize), e «The Fabric of the Cosmos: Space, Time and the Texture of Reality», que permaneceu seis meses na lista de best-sellers do New York Times.

O primeiro livro serviu de base a uma mini-série de três horas (galardoada com um Emmy) da PBS NOVA, «The Elegant Universe», (disponível na totalidade online). A série, narrada por Greene da forma simples e com o entusiasmo contagiante que este pequeno excerto ilustra, duplicou os níveis de audiência da NOVA, que conta com outras séries muito boas como a «Origins» de outro comunicador fabuloso, Neil deGrasse Tyson. O programa, que introduz o público em geral à teoria de cordas de uma forma magistralmente simples, recebeu o prémio Peabody 2004 por excelência em transmissão.

Hoje, o New York Times publica um artigo simplesmente imperdível de Greene sobre o ensino de ciência. O artigo, intitulado «Put a Little Science in Your Life», versa sobre «o papel poderoso que a ciência pode ter a dar contexto e significado à vida», usando como exemplo uma carta de um soldado norte-americano destacado no Iraque. Este soldado escreveu a Greene explicando que um dos seus livros foi a bóia de salvação que lhe deu alento num ambiente hostil e solitário.

Para Greene, «ao mesmo tempo, a carta do soldado enfatizou algo em que eu tenho vindo a acreditar: o nosso sistema educacional falha no ensino de ciência de forma que permita aos estudantes integrá-la nas suas vidas».

O físico considera ainda que a principal razão porque a ciência é importante não é na maioria das vezes compreendida: «A razão porque a ciência é realmente importante é mais profunda. Ciência é uma forma de vida. Ciência é uma perspectiva. Ciência é o processo que nos leva da confusão à compreensão numa forma que é precisa, prevísivel e confiável - uma transformação, para aqueles felizardos que a experienciam, que é poderosa e emocional. Ser capaz de pensar e agarrar explicações - para tudo, de porquê é o céu azul a como se formou a vida na Terra -, não porque foram declarados dogmas mas porque revelam padrões confirmados pela experiência e observação, é uma das mais preciosas das experiências humanas».

Gostei especialmente da forma como Greene termina o artigo, que traduz de forma fabulosa o que penso e que tenho tentado em vários posts transmitir:

«Nós roubamos a vida à ciência quando nos focamos somente nos resultados e procuramos treinar os alunos para resolver problemas e recitar factos sem ênfase em transportá-los para lá das estrelas.

A ciência é a maior de todas as histórias de aventuras, uma história que se desenrola há milhares de anos à medida que nós procurámos percebermo-nos e ao mundo que nos rodeia. É necessário ensinar ciência aos mais novos e comunicar aos menos novos de uma forma que capture este drama. Nós precisamos embarcar numa mudança cultural que coloque a ciência no seu lugar devido, ao lado da música, arte e literatura como uma parte indispensável do que faz valer a pena viver.

É o direito de toda a criança, é uma necessidade para cada adulto, olhar para o mundo como o soldado no Iraque o fez e ver que as maravilhas do cosmos transcendem tudo o que nos divide».

As cores da água - visão

Numa das aulas em que se falava das propriedades anómalas da água um aluno perguntou-me se afinal a água era ou não azul e se a designação colorida do nosso planeta se deve não à cor intrínseca da água mas a um qualquer fenómeno físico como reflexão ou a dispersão que torna azul o céu.

Respondi-lhe na altura que nunca tinha pensado nisso e portanto não lhe sabia responder, só tinha a certeza que a água não tinha nenhuma transição electrónica no vísivel mas que ia procurar e logo lhe diria.

O que encontrei, para além de uma explicação científica para o fenómeno na revista de Educação Química (J. Chem. Edu.), foi deveras interessante. Achei conveniente um pequeno preâmbulo para que não persistam dúvidas nos nossos leitores a propósito de (mais) pseudo-ciências que encontrei na pesquisa das «cores» da água, aparentemente a espécie química de eleição para banhas da cobra New Age.

Há uns tempos escrevi sobre o fascínio do ser humano pela cor, um arquétipo que nos acompanha desde os primórdios da História. Embora este fascínio humano tenha associado luz e cor muito cedo- nomeadamente Epicuro atribuía a percepção da cor aos átomos que emanariam dos vários objectos -, foi necessário esperar pela Renascença e pelo trabalho pioneiro de Andreas Vesalius, que começou a quebrar a proibição da dissecação de cadáveres, para o estudo da anatomia do olho começar a lançar alguma luz sobre a nossa compreensão dos mecanismos da visão. De facto, durante toda a Idade Média perdurou a ideia bizarra, inspirada em Aristóteles que pensava que um objecto olhado alterava o meio entre ele e os olhos, de que seriam uma espécie de emissões oculares que ao incidirem nos objectos os revelariam.

Assim, depois de estudada a anatomia do olho, no século XVII descobriu-se que era a retina e não a córnea a responsável pela detecção da luz, em grande parte devido ao trabalho de Johannes Kepler e René Descartes. A figura que inicia o post, retirada do livro de 1644 Principles of Philosophy, ilustra a teoria da visão de Descartes, que propunha que os raios de luz impressionavam partículas «subtis» nos olhos, e que depois de impressa o que Kepler chamou «pictura», esta seria enviado à glândula pineal, que para Descrates servia de ligação entre mente e corpo, res cogitans e res extensa.

Embora muitos cientistas se tenham debruçado sobre a visão e a história da evolução do nosso conhecimento sobre este fenómeno seja fascinante, vou apenas referir os pontos relacionados com as «partículas subtis» de Descartes, espécies impressionáveis pela luz, ou seja, a descoberta da (foto)química da visão.

A estrutura anatómica da retina foi descrita em meados do século XVIII por Antony van Leeuwenhoek que em 1742 descobriu junto ao epitélio pigmentado os bastonetes e cones, assim chamados devido ao seu formato quando vistos ao microscópio que os identificou.

Mais de um século depois, em 1851, Heinrich Müller publica na revista Zeitschrift für Wissenschaftliche Zoologie o artigo Zur Histologie der Netzhaut em que descreve a pigmentação vermelha dos bastonetes, cor que é então atribuída à hemoglobina. Uns anos depois, Max Schultze no artigo Zur Anatomic and Physiologic der Retina (1866), escreve que os cones são os receptores de cor nos olhos e os bastonetes não são sensíveis à cor, mas são muito sensíveis a baixos níveis de luminosidade.

É a Franz Christian Boll que se atribui a descoberta do «pigmento»da visão, que concluiu ser único aos bastonetes da retina. Boll chegou a esta conclusão após estudos exaustivos com retinas de rãs e descreveu as suas conclusões num artigo histórico (Boll F. «Zur Anatomie und Physiologie der Retina», Arch. Anat. Physiol, 1877).

No artigo, Boll escreveu que «A cor básica da retina é consumida constantemente in vivo pela luz que incide nos olhos. Um tempo de acção mais longo da luz branqueia completamente a retina. No escuro, in vivo, a cor é regenerada. Esta alteração nos segmentos mais exteriores dos bastonetes fazem indisputavelmente parte do processo de visão». Boll sugeriu que estes segmentos continham uma substância especial que transmitia a impressão da luz ao cérebro por um processo fotoquímico. Expondo rãs a luz monocromática obtida através de prismas, Boll descobriu que a cor vermelha das retinas se mantinha quando irradiada com luz vermelha, «desbotava» banhada em luz amarela e desaparecia rapidamente em luz verde.

Infelizmente pouco depois de publicado o artigo referido, pioraram os problemas de saúde que ditaram a sua saída da Alemanha para climas mais amenos e em 1879 Boll morreu com 30 anos em Davos, na Suiça, muito provavelmente de tuberculose.

Entretanto, o artigo de Boll inspirara Willy Kühne, professor de fisiologia na universidade de Heidelberg, que produziu um trabalho verdadeiramente prodigioso traduzido na publicação de 22 artigos sobre a retina no Untersuchungen aus dem physiologischen Institute der Universität Heidelberg entre 1878 e1882. Kühne chamou ao pigmento, que identificou correctamente como sendo uma proteína, Sehpurpur, púrpura visual ou rodopsina. O seu trabalho permitiu-lhe concluir que a função da rodopsina era ser decomposta pela luz (e regenerada de volta à forma corada) e que os produtos desta reacção fotoquímica estimulavam um impulso nervoso para o cérebro, ou seja, identificou uma alteração química iniciada pela luz que despoletava todo o mecanismo da visão.

Kühne investigou a retina de animais sem bastonetes, como reptéis, e descobriu que os cones apresentavam pigmentos que não eram descorados pela luz pelo que chamou a este processo «ver sem púrpura visual». Só muitos anos depois se descobriu que a púrpura visual é um complexo de uma apoproteína trasmembranar, a opsina, complexada com um pigmento amarelado (de estrutura muito semelhante ao β-caroteno das cenouras) o cis-retinal. Pequenas variações na sequência das opsinas traduzem-se na alteração da gama de comprimentos de onda a que a rodopsina correspondente é fotossensível.

No Homem existem três tipos de cones, com sensibilidade (máxima) aos comprimentos de onda 410 (azul), 531 (verde) nm e 558 (amarelo) nm, designados cones S, M, L. Outras espécies animais têm diferentes rodopsinas e assim são sensíveis a outras gamas de comprimentos de onda. Por exemplo, os mamíferos são normalmente dicromáticos e muitas espécies nem sequer possuem visão de cor.
Quando o cis-retinal é excitado por um fotão, isomeriza para a forma (all)trans. A proteína complexada com a forma trans do cromóforo é designada por batorodopsina. Esta forma trans do retinal não se encaixa bem na proteína de forma que adopta uma conformação torcida e, ao fim de uma série de passos muito rápidos, é «expulso» da proteína ( explicando a perda de cor descoberta por Boll).

Assim, Epicuro estava de certa forma certo ao pensar que a nossa percepção de cor tem a ver com «choques» de partículas com os olhos. A luz vísivel é a radiação electromagnética que os nossos olhos são capazes de detectar, com comprimentos de onda entre 400 (azul) e 700 nm (vermelho), e o mecanismo da visão despoleta-se com a absorção pelo retinal de fotões visíveis que são emanados ou reflectidos por um determinado objecto.

Por seu lado, a absorção de radiação na gama do ultra-violeta/vísivel tem a ver com a «estrutura» electrónica de uma determinada espécie química, isto é, uma espécie só absorve radiação quando esta está em ressonância com a molécula ( tem a mesma energia que a diferença de energia entre dois níveis próprios da espécie em questão) e a diferença entre estados electrónicos das espécies químicas cai na zona do UV/vísivel. As espécies coradas absorvem no vísivel e reflectem (as opacas) ou deixam passar (as transparentes) o resto do espectro vísivel. Falta assim à radiação que chega aos nossos cones quando olhamos para um objecto corado a gama de comprimentos de onda por ele absorvida. A cor desse objecto é a cor complementar da que foi absorvida, por exemplo, uma substância que absorva no azul (por volta de 400 nm) é amarela e uma substância que absorva no verde (por volta de 500 nm) é vermelha.

A água não apresenta transições electrónicas no vísivel pelo que é (normalmente) incolor. A razão porque grandes massas de água, com vários metros de profundidade, apresentam várias tonalidades de azul é muito interessante mas mais interessante, pela negativa agora, foi o que encontrei enquanto pesquisava o tema, nomeadamente um negócio florescente (ou fluorescente?) de venda de acessórios para produção de água «holística» colorida.