Deus e as leis físicas

A Bíblia ensina que Deus é o autor e mantenedor de tudo o que existe de fundamental, inclusive das leis físicas. Em Hebreus 1:2 e 11:3 (no original grego), Ele é retratado como Construtor do próprio tempo; o que exatamente isso significa está além da intuição humana e passa por assuntos como a dependência lógica que desempenha na eternidade o papel que a causalidade desempenha no tempo.

Trata-se de um assunto vasto, complexo, bastante longe do cotidiano humano e, portanto, na faixa de temas em que a “razão” humana e, por conseguinte a Filosofia, costumam falhar. Felizmente, porém, desde a descoberta da Ciência como metodologia matemática, as limitações da mente humana não são mais desculpas para a ignorância. Ao utilizarmos as ferramentas matemáticas da Ciência para entender tanto textos bíblicos quanto o mundo natural, todo um novo mundo descortina-se diante de nós e descobrimos que vários assuntos antes misteriosos tornam-se claros e acessíveis. Um desses assuntos é o da relação de Deus com Suas leis.

Questões importantes

Deus não pode ser limitado por leis físicas. Como criador e mantenedor, Ele não depende delas para existir. Diante dessas considerações, surgem algumas questões interessantes.

Será que Deus viola Suas leis físicas de vez em quando? Em que circunstâncias isso poderia ocorrer?

Os milagres mencionados na Bíblia seriam violações de leis físicas? Por exemplo, a ressurreição de Lázaro teria violado a segunda lei da Termodinâmica? A multiplicação de pães e peixes teria violado a lei da conservação de massa?

Precisamos conhecer todas as leis físicas para responder essas perguntas?

Até que ponto podemos usar conhecimentos de leis físicas para entender a ação de Deus no mundo natural?

Noções equivocadas sobre o que são leis físicas, como funcionam e como as descobrimos têm levado até mesmo pensadores famosos a conclusões incorretas sobre essas questões. Sabemos que essas conclusões são incorretas por gerarem consequências incompatíveis com fatos fundamentais conhecidos.

É importante entender que leis físicas não são acessórios opcionais do Universo, mas são as regras que definem a existência e o comportamento básico de tudo. Esse é um assunto muito mais profundo e com repercussões tremendas, tanto do ponto de vista físico quanto do ponto de vista teológico.

Entretanto, existem regularidades circunstanciais, muitas vezes também chamadas de leis, que mudam de acordo com as circunstâncias. Por outro lado, existem regras mais fundamentais que não mudam. São essas últimas que merecem nossa atenção especial.

Além disso, essas leis fundamentais não se prestam a ser completamente expressas em palavras, mas é possível expressá-las de maneira aproveitável em algumas linguagens formais (popularmente conhecidas como “linguagens matemáticas”). Raciocinar e obter conclusões com base em expressões verbais é um procedimento errado, pois induz uma série de erros.

Outro aspecto importante é o das maneiras que temos para descobrir leis físicas. Não se trata apenas de observar fenômenos, perceber regularidades e então imaginar generalizações (abordagem indutiva). Essa é a abordagem pré-científica. Desde o século 18, utilizamos uma abordagem dedutiva, isto é, partindo de um princípio geral mencionado na Bíblia, para obter as equações das leis físicas. Quem não conhece esses métodos da ciência tem uma ideia completamente falsa de como podemos conhecer e lidar com leis físicas, e tal desconhecimento aparece com frequência em argumentos que tocam no assunto do relacionamento de Deus com Suas leis, bem como supostas “escapadinhas” para violá-las de vez em quando.

Assim, antes de tentar responder diretamente às perguntas acima, é preciso lidar com outras mais básicas:

O que são leis físicas básicas?

Como podemos conhecer essas leis e com que grau de segurança?

Como podemos expressar essas leis de maneira aproveitável?

Como funcionam leis físicas e qual a principal diferença entre seu comportamento real e o imaginário popular?

Como umas poucas leis básicas podem gerar uma infinidade de comportamentos, incluindo leis dependentes de circunstâncias?

Qual o significado da violação de uma lei física básica?

A título de spoiler: não é possível um entendimento genuíno de leis físicas e seu funcionamento sem um domínio de equações diferenciais, mas é possível traduzir para uma linguagem qualitativa simples diversas informações sobre esse assunto.

A título de introdução a este tema, escrevemos um artigo avulso para livre distribuição com diversos esclarecimentos nessa área, o qual responde diretamente ou provê elementos para que o próprio leitor encontre respostas às questões que colocamos.

Clique aqui e faça o download do artigo.

(Eduardo Lütz é bacharel em Física e mestre em Astrofísica Nuclear pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul)

Continue lendo...

Físico vê indícios de planejamento inteligente no Universo

O Big Bang, a expansão do Universo, e temas que se propõem explicar em detalhes o cosmo costumam ser muito abstratos para muitos. É difícil para a maioria das pessoas entender como toda esta imensidão de estrutura passou a existir e como se desenvolveu. Cientistas se debruçam sobre esses temas há séculos e procuram entender, com ajuda de tecnologia de ponta, o que nos cerca em uma realidade com milhares de astros e infinitas complexidades. Um dos que se ocupa disso é o físico adventista Rafael Lopes. Ele é formado em Física pela Universidade Federal do Maranhão (2005), com mestrado em Física (2008) e ênfase em Teoria Quântica de Campos, pela mesma universidade. Em 2009, passou a atuar como professor efetivo de Física do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão. No ano de 2018, concluiu o doutorado em Física com ênfase em cosmologia na Universidade de São Paulo (USP). Ele conversou sobre o Universo e seus desdobramentos com a equipe da Agência Adventista Sul-Americana de Notícias (ASN).

[Continue lendo.]

Continue lendo...

A batalha solitária de um cosmólogo contra a teoria do Big Bang

O portal G1 publicou uma matéria curta, porém interessante, sobre desabafos feitos por James Peebles. Esses comentários feitos pelo Nobel de Física de 2019 vêm como um bálsamo para quem conhece de perto o modelo do Big Bang, que consiste em um sistema de equações que descreve o desenvolvimento do espaço-tempo desde pouco depois de sua criação. Essas equações são uma consequência de leis físicas conhecidas. O título da matéria é sensacionalista e enganoso, mas os comentários do cientista são lúcidos e ao ponto. Peebles não combate a “Teoria do Big Bang”, mas esse nome popular por passar uma ideia completamente falsa do modelo ao qual deveria se referir.

Quase tudo o que as pessoas costumam dizer sobre Big Bang baseia-se em boatos que passam bem longe de refletir o que o modelo realmente diz. O próprio nome popular do modelo ajuda a aumentar a confusão ao transmitir a ideia de que se trata de uma explosão de material que alguma vez esteve concentrado em um ponto do espaço. Além disso, muitos vão além nesse telefone sem fio e imaginam que, de acordo com a “teoria” do Big Bang, essa grande explosão teria criado estrelas, galáxias, planetas e até seres vivos. Nada mais longe da verdade. Apenas alimento para argumentos do espantalho, uma das falácias mais comuns em comentários sobre ciência.

Peebles comenta que lutou contra essa “nomenklatura” mas acabou desistindo. Todos continuam chamando o modelo de “Teoria do Big Bang” e não parece ser possível reverter essa tendência.

Aproveitamos essa oportunidade para, mais uma vez, desmentir conceitos enganosos nessa área. É útil fazer diferença entre modelo e teoria, entre o que o modelo diz e o que ele não diz, bem como alguns prerrequisitos gerais, como a diferença entre uma teoria científica e uma não científica, e ainda o conceito de Matemática usado no processo. Faremos apenas um resumo relâmpago dessas coisas.

Matemática

Impossível definir por ser muito fundamental, mas, de um ponto de vista de consistência lógica, ela necessariamente transcende o mundo natural, inclusive o tempo. Todas as leis da realidade estão contidas na Matemática. Nós inventamos linguagens para lidar com pequenas porções da Matemática, porém, mesmo fazendo isso, percebemos que apenas estamos observamos partes minúsculas de algo infinito.

Ciência

O conceito de ciência proposto na “revolução” científica tem muito pouco a ver com a noção que predomina atualmente. Há uma tendência de chamar de ciência tudo o que se faz na pesquisa em universidades, bem como o conjunto de pessoas que trabalha em qualquer área da pesquisa, assim como as áreas em si. Apesar da irracionalidade de um conceito inconsistente assim, esse tipo de noção subsiste por várias razões, tais como:

• Seu papel em elevar o status de alguém ou de uma ideia.
• Controle político, isto é, a autoridade que confere a um grupo de pessoas para afirmar o que é verdade ou não com base em uma lista mais ou menos arbitrária, ao invés de regras fundamentais.
• Vícios de linguagem.
• Facilidade de promover qualquer especulação ao status de “teoria científica”.
• Facilidade de negar o status de “teoria científica” a qualquer ideia que não seja aceita em determinado meio social.

O conceito original corresponde mais ou menos ao que hoje chamamos de “hard science” (ciência dura). Trata-se de um conjunto infinito de métodos matemáticos (alguns dos quais a humanidade já conhece) que podem ser aplicados de maneira fundamental, sistemática e coerente a qualquer área da pesquisa. Não que cada método se aplique a tudo, mas existem muitos métodos aplicáveis a cada área do conhecimento.

Estruturas matemáticas

São regiões do conhecimento delimitadas por axiomas bem definidos. Nesse contexto, axiomas são itens de uma definição, nunca verdades autoevidentes, óbvias, fundamentais ou universais.

Um bom exemplo são os axiomas de Euclides na Geometria. Eles delimitam uma parte da Geometria que chamamos de Geometria Euclidiana Bidimensional.

Como os axiomas que definem algo são válidos para o que definem, podemos provar com segurança suas consequências naquele contexto. As afirmações que podem ser provadas como consequência de axiomas chamam-se teoremas.

Podemos combinar diferentes axiomas para definir diferentes estruturas matemáticas. Podemos adicionar axiomas a estruturas existentes para definir estruturas mais específicas, aproveitando todos os teoremas da estrutura original, o que representa grande economia de esforço para os pesquisadores.

Se os axiomas escolhidos forem incompatíveis entre si, a estrutura matemática resultante corresponde ao conjunto vazio, isto é, nada se encaixa em sua definição.

É importante não confundir a natureza da Matemática com o processo humano dinâmico de brincar de montar estruturas matemáticas pela combinação de axiomas. Esse processo é apenas uma estratégia para explorar o infinito território matemático.

Teorias e modelos científicos

São a associação entre uma estrutura matemática e um objeto de estudo. Não precisam referir-se a algo do mundo físico.

Como é possível fazer essa associação? Ao escolher um assunto a ser estudado, precisamos defini-lo. Isso é feito por uma série de cláusulas, isto é, itens de uma definição. Cada cláusula corresponde a um axioma. O conjunto de axiomas corresponde a uma estrutura matemática.

Colocando-se dessa forma, parece fácil e até inevitável construir teorias científicas. Mas, para ser científica, uma teoria deve fazer essa associação explicitamente, de maneira a permitir conferir sua consistência (se não há axiomas conflitantes), sua precisão, sua exatidão, aproveitamento de teoremas da estrutura matemática e assim por diante.

Um grande bônus gerado pelo uso de teorias e modelos científicos consiste em que, uma vez feita a associação entre uma estrutura matemática e um objeto de estudo, teoremas da estrutura matemática frequentemente nos revelam aspectos não imaginados do objeto de estudo, muitas vezes contrários a crenças e expectativas dos pesquisadores. Essas são as descobertas teóricas.

Muitas descobertas teóricas têm ocorrido quando se aplica essa metodologia científica. Exemplos: spin, antimatéria, regras de seleção de orbitais eletrônicos, “princípio” da incerteza, “princípio” da exclusão, buracos negros, ondas gravitacionais, entrelaçamento quântico, tunelamento quântico, curvatura do espaço-tempo, quarks, dilatação do tempo, contração do espaço, big bang e muitas outras coisas. O interessante é que essas descobertas teóricas vão sendo confirmadas uma a uma com o tempo, mesmo em seus detalhes finos.

No caso do spin e das regras de seleção, por exemplo, já havia evidência experimental, mas nenhuma explicação para sua existência até a descoberta da associação de uma estrutura matemática com o mundo quântico que revelou que essas coisas decorrem de teoremas relativamente simples. Em muitos outros casos, ninguém suspeitava de certo fenômeno, até alguém se deparar com um teorema e perceber seu significado físico.

Essa é a forma mais profunda de conhecimento intelectual que existe.

Teoria científica jamais deve ser confundida com uma especulação ou conjectura.

Teoria científica

Consiste em um conjunto de leis, geralmente expressas como equações diferenciais. Essas leis servem de axiomas para a associação entre uma área de estudo e uma estrutura matemática.

Exemplos:

• Teoria da Mecânica de Newton (três equações diferenciais)
• Teoria Eletromagnética de Maxwell (quatro equações diferenciais)
• Teoria Especial da Relatividade (três leis de Newton e mais duas)
• Teoria Geral da Relatividade (cinco leis da Relatividade Especial e mais uma equação diferencial tensorial)

Modelo científico

Trata-se da aplicação de uma teoria científica a um caso particular. Por exemplo, podemos utilizar a Teoria Eletromagnética de Maxwell para modelar e construir um circuito eletrônico.

Big Bang

Nome enganoso inventado por Fred Hoyle para ridicularizar a ideia de que o Universo foi criado.

Podemos aplicar a Relatividade Geral ao Universo como um todo, o que resulta em um sistema de equações diferenciais que, combinadas com equações da Termodinâmica, dizem que o tempo teve um início e que o espaço vem se expandindo desde então. Esse sistema de equações é que recebeu o nome enganoso de “Teoria do Big Bang”.

Big Bang é um modelo científico que descreve a expansão do espaço ao longo do tempo. Esse modelo não fala em explosão, nem em origem da matéria, nem em origem e evolução de estrelas, nem galáxias e muito menos vida. Por outro lado, esse modelo fornece informações valiosas que precisam ser levadas em conta por outros modelos, como o de nucleossíntese.

Embora não seja o caso de Peebles, existem muitas pessoas que argumentam contra a “Teoria do Big Bang”. Quando observamos esses protestos, entretanto, vemos que o que essas pessoas combatem é um espantalho, uma versão completamente falsa do que seria o Big Bang.

Se você deseja argumentar contra o Big Bang, evite passar vergonha expondo sua ignorância sobre o assunto. Procure antes se informar sobre o modelo com quem sabe deduzir, usar e interpretar suas equações diferenciais, ao invés de repetir boatos que circulam entre leigos.

Eduardo Lütz

Continue lendo...

Duas terraplanistas demonstram em vídeo que a Terra NÃO é plana

Vi seus comentários no vídeo de duas terraplanistas que alegam ter observado a Lua cheia no Brasil no mesmo momento que ela era observada no Japão. Elas apresentaram essas observações como prova de que a Terra é plana. Eu não entendo a razão de na Terra plana tal ser possível. Além disso, gostaria que o senhor explicasse a razão de ter afirmado nos comentários do vídeo que elas apresentaram evidências sobre a esfericidade da Terra.

A esdrúxula concepção da Terra plana coloca a Lua e o Sol em órbitas paralelas à superfície da Terra e a poucos milhares de quilômetros da superfície (os terra-chatos não conseguiram e não conseguirão determinar a distância que o Sol está da pizza onde imaginam viver pelas razões expostas em Distância ao Sol na mítica Terra Plana: a razão de as diversas estimativas serem conflitantes). Dessa forma, tanto o Sol quanto a Lua nunca atingem o horizonte, estando ambos sempre acima da face do disco, que é a Terra como bem ilustra a histórica figura de 1893, do fundamentalista religioso Orlando Ferguson. (Wikipedia)

Desse modelo decorre singelamente que não pode haver noite na Terra plana. Entretanto, os terra-chatos criam “argumentos” para justificar a noite, exercitando sempre forte dissociação cognitiva para bem de sustentar essa ideia anacrônica. Não é meu objetivo nesta postagem tratar especificamente da impossibilidade de noite nesse estapafúrdio modelo, mas apenas notar que na Terra plana a Lua e o Sol deveriam ser visíveis no mesmo instante de quaisquer dois pontos da “pizza”, em particular aqui e no Japão, e em qualquer momento do mês lunar, e não apenas na Lua cheia.

A Lua cheia de fevereiro de 2017 foi registrada em diversos vídeos aqui no Brasil e lá no Japão. Se de fato os dois vídeos citados pelo canal das terraplanistas foram feitos exatamente no mesmo momento, não há informações disponíveis para responder e muito certamente não o foram (possivelmente foram quase simultâneos). Entretanto segundo a Astronomia, dado que a Terra tem forma de globo – quase esférica –, é possível ver a Lua cheia no mesmo momento em pontos da Terra diametralmente opostos, em horários locais que correspondem ao anoitecer ou noite em um ponto (quando então a Lua está próxima de seu nascente) e ao amanhecer no outro ponto (quando a Lua está próxima do seu poente).

A diferença de fuso horário daqui para o Japão é de 12 horas, e como a Lua cheia é visível a partir do cair da noite, por toda a noite até o amanhecer, é fácil concluir que ela pode ser vista, por exemplo, aqui ao amanhecer e lá no Japão no final do dia ou início da noite; entretanto, isso somente pode acontecer na Lua cheia. Lembremos que na fase quarto crescente (quarto minguante) a Lua se encontra elevada no céu ao entardecer (amanhecer). Veja na postagem seguinte uma foto da Lua minguante cedo pela manhã: É possível ver a Lua na fase Nova?

Então, o pretenso fato de terem ocorrido observações simultâneas ou quase simultâneas da Lua cheia aqui e no Japão é uma trivialidade para a Astronomia que opera desde a Antiga Grécia com a concepção bem corroborada da Terra em forma de globo.

Conforme notei acima, do anacrônico modelo de Terra plana se deriva que a Lua (e o Sol também!) deveria ser visível em pontos diametralmente opostos (e em todos os pontos da Terra) em qualquer momento do ciclo lunar, e não apenas na Lua cheia. Os terra-chatos poderiam tentar (obviamente sem êxito) observar a Lua simultaneamente aqui e no Japão, por exemplo, na fase crescente ou minguante. Portanto, a observação da Lua cheia nos dois locais nada prova sobre ter a Terra a forma de pizza. Fica aqui o desafio para os terra-chatos demonstrarem com vídeos sérios que é possível se ver simultaneamente a Lua aqui e no Japão, por exemplo, em quarto crescente.

Um ótimo vídeo discutindo todas essas possibilidades é  Vídeos da Lua no Brasil e no Japão NÃO provam que a Terra é plana.

Vou agora me deter na prova positiva que as terraplanistas fizeram da esfericidade da Terra por meio do seu vídeo.

A figura que segue representa dois antípodas, o Tanaka e o João, observando simultaneamente um objeto celeste que, para fins de entendimento, possui um sistema de eixos ortogonais (azul e vermelho). O Tanaka e o João se encontram de costas nessa representação para nós que olhamos a figura; portanto, se transita de um dos antípodas para o outro através de uma rotação de 180 graus. O eixo vermelho no objeto celeste observado tem a orientação da vertical para cima para o Tanaka e da vertical para baixo para o João. Já o eixo azul aponta da direita (D) para a esquerda (E) do Tanaka e da esquerda para a direita do João. Portanto, se os dois observarem o mesmo objeto celeste, eles o verão de maneira diferente, isto é, com uma rotação de 180 graus. Mesmo não concordando que a Terra possua a forma de globo, um terra-chato entende essa discussão (será mesmo que ele entende?).

Tomei imagens de dois vídeos excelentes, um feito no Japão e outro no Rio de Janeiro, na Lua cheia de fevereiro de 2017. O vídeo que as terraplanistas fizeram é de péssima qualidade, mas elas, apesar disso, notaram aquilo que vou mostrar a seguir.

A próxima figura apresenta a imagem da Lua no Japão (superior) e no Rio de Janeiro (inferior). Indiquei nas duas imagens três estruturas na superfície da Lua com setas de cores diversas, usando a mesma cor nas duas imagens para identificar a mesma estrutura.

Como se pode observar, as duas imagens diferem por uma rotação de aproximadamente 180 graus conforme o previsto.

As terraplanistas alegaram que tal observação da Lua virada era consistente com a esdrúxula Terra plana. Entretanto, a Lua virada refuta a o modelo da Terra plana! Se a Lua dos terra-chatos é esférica (sobre isso há dúvidas entre eles, pois alguns dizem que a Lua também tem forma de “pizza”), e dado que ela apresenta o mesmo tamanho angular de aproximadamente 0,5 grau aqui ou no Japão (em qualquer parte do globo, como é bem sabido desde a Antiga Grécia), então ela deve estar igualmente distante do Rio de Janeiro e do Japão (no meio) e, portanto, deveriam ser registradas estruturas diferentes sobre a face avistada aqui e lá. Ou seja, ou os brasileiros ou os japoneses veriam a face da Lua que NUNCA é visível.

E se a Lua fosse apenas um disco como querem alguns terra-chatos? Então ela não poderia ser vista como um disco simultaneamente nos dois locais. Ou aqui, ou lá, ou em ambos os locais sua borda NÃO apareceria circular (como se vê em ambas as imagens), mas em forma de elipse, como quando qualquer disco é observado não frontalmente.

A aparência da Lua em qualquer dia do mês lunar em que se faça a observação em dois locais da Terra sempre diferirá por uma rotação em um ângulo que depende da distância angular entre os dois locais de observação e do momento da observação, pois a distância Terra-Lua é grande quando comparada com o raio da Terra. Daqui de Torres, no RS, para Roma, na Itália, temos um deslocamento angular em latitude e longitude, ambos em cerca de 70 graus. No ano passado, o professor Adriano Barcellos (IFSUL) me enviou fotos feitas da Lua crescente de agosto de 2016. Na próxima figura vemos fotografias da Lua crescente em Torres (abaixo) e em Roma (acima, feita por Daniel Varella Salvador). Conforme a expectativa, observamos a Lua crescente rotacionada de uma imagem para a outra.

Dessa forma fica demonstrado que as terraplanistas conseguiram uma bela prova de que a Terra continua como sempre com a forma (quase) esférica. Parabéns às terraplanistas! Sobre a forma da Terra, veja O formato da Terra e Teste sobre a forma da Terra.

Um sítio muito elucidativo sobre diversos aspectos de nosso satélite, e em particular sobre as fases da Lua é MoonConnection.com.

Alguns aspectos usualmente não abordados em textos elementares sobre a órbita da Lua e os intervalos de tempos entre as fases principais está disponível em ResearchGate.

Um progarma na Rádio da Universidade da UFRGS pode ser ouvido em Terra Plana.

Vide a palestra realizada na UNISNOS em 31/5/2017: Sobre a forma da Terra

Vide também o artigo publicado na revista Física na Escola: Sobre a forma da Terra.

Outras postagens do CREF sobre o terraplanismo: Mítica Terra Plana.

(Fernando Lang da Silveira, Centro de Referência para o Ensino de Física – UFRGS)

Leia também: Distância ao Sol na mítica Terra Plana: a razão de as diversas estimativas serem conflitantes!

Continue lendo...

Ontologia, leis físicas e a “atemporalidade” de Deus

Nosso artigo que toca na questão da relação de Deus com o tempo gerou comentários bastante interessantes. Parte dos comentários refere-se à falta de profundidade no que foi dito sobre o debate teológico em si, com suas várias posições, argumentos e contra-argumentos que foram propostos ao longo da história, bem como as diversas ideias que foram consideradas e aceitas por uns e descartadas por outros. Não são apenas duas posições, mas um espectro de ideias. É verdade que deixamos de comentar (intencionalmente) todo esse rico debate, até porque não era esse o foco do artigo. O objetivo era dizer que existe esse debate com dois pólos principais em relação à questão da temporalidade de Deus e que em boa parte ele tende a apoiar-se no vazio quando não leva em conta a natureza do tempo. E levar em conta a natureza do tempo é algo difícil quando não se sabe o que é o tempo, detalhe que só foi descoberto no século 20 e ainda permanece desconhecido para a maioria das pessoas. O resultado inevitável são argumentos razoáveis misturados com falácias, as quais parecem ao senso comum tão razoáveis quanto o restante. Nosso foco continua sendo esclarecer alguns detalhes do conhecimento técnico que temos atualmente e deixar para os teólogos aplicar o assunto ao debate sobre a temporalidade de Deus. Como fizemos antes, podemos exemplificar consequências e reformulação de conceitos. Em particular, qualquer cenário ou ideia na qual Deus seja incapaz de agir na história, ao longo do tempo, entra em conflito com a Bíblia. Qualquer ideia que limite Deus a uma linha de tempo qualquer entra em conflito com o que sabemos sobre o tempo e sobre Deus. Deus necessariamente existe independentemente do tempo e além dele, mas a palavra “independentemente”, aqui, tem um significado técnico que pode ser diferente do que alguns esperariam em um debate filosófico. De forma alguma significa que Deus não interage com o tempo.

Outro detalhe importante é a inadequação de linguagens não formais (não matemáticas) para lidar com esse tipo de assunto. Quando falamos em “interagir com o tempo”, por exemplo, em linguagem comum, as pessoas tendem a pensar em um processo, parte do qual ocorre fora do tempo. Evidentemente, isso não faz sentido, mas nos referimos a um tipo de relação que, pelo ponto de vista de quem vive a passagem do tempo, corresponde a um processo ao longo dele. Uma parte desse aspecto foi discutida por Agostinho, com base apenas em uma boa intuição sobre o tempo. Hoje, porém, temos conhecimentos para tratar desse assunto em muito maior profundidade e entrar seguramente em detalhes que em épocas anteriores não eram imaginados ou, em alguns casos, eram meras especulações.

Alguns dos comentários feitos indicam que precisamos discutir também certas questões periféricas para que o tema seja mais bem entendido. As reais implicações sobre o que sabemos hoje a respeito da natureza do tempo não parecem ter sido plenamente avaliadas, mesmo por alguns dos nossos leitores mais competentes que conhecem o debate teológico, mas que se beneficiariam de uma intuição mais profunda de aspectos físicos do problema. Infelizmente, essa percepção tende a ser bloqueada por alguns conceitos filosóficos que precisam de alguns ajustes para se encaixar no que a natureza nos revela.

Ontologia

Uma das questões levantadas nos comentários é sobre a ontologia do tempo e das leis físicas. A título de exemplo, em nosso artigo mencionamos o princípio da ação mínima como um exemplo de entidade atemporal que não apenas interfere, mas rege o que acontece ao longo do tempo. Isso foi recebido com estranheza por alguns. Afinal, o princípio da ação mínima pode ser considerado uma entidade? E o tempo? Seria uma entidade ou apenas um atributo do Universo? Nesse ponto temos um conflito de jargões de diferentes áreas. Além disso, existe uma questão conceitual que transcende à diferença de uso de palavras. Por essa razão, mesmo antes de discutirmos jargões, procuraremos comentar de maneira informal essa questão ontológica. Adiantamos, porém, que o conceito de entidade que utilizamos aqui também é bastante geral. Um atributo de qualquer coisa (ou pessoa) é uma entidade matemática. Mas o assunto principal agora é ontologia.

Para quem não está familiarizado com esse termo filosófico, ontologia diz respeito à essência do ser, o que ele é de fato; como as entidades se classificam e se relacionam em função de sua natureza mais fundamental.

Na cultura do último século no estudo da Física, tipicamente reservam-se questões ontológicas para filósofos. Físicos preocupam-se com comportamentos, em sentido amplo. Forma, cor, características, por exemplo, são comportamentos. Comportamentos em relação ao tempo representam apenas um dos tipos que estudamos. A rigor, o físico não pergunta o que é um elétron em sua essência, mas como ele se comporta. Qualquer coisa que se comporte como um elétron será chamada de elétron, por definição. A classificação é feita por meio do comportamento. Mas o que é um elétron, em última análise? Em princípio, essa não é uma pergunta para a qual o físico se julgue competente para procurar uma resposta. Eu disse “em princípio”.

Descoberta de leis

Esse jogo de quebra-cabeças que consiste em reunir pistas sobre como funciona a realidade física apresenta uma “virada” interessante quando se ligam alguns pontos. Para explicar que virada é essa e em que se baseia convém trazer à tona alguns detalhes mais relevantes da história das descobertas na área da Física.

Seguindo a proposta de Galileu e outros, Isaac Newton deu largos passos rumo a adotar uma forma de estudar a natureza utilizando métodos matemáticos de maneira mais sistemática. No processo, descobriu o Cálculo Diferencial e Integral (assim como Leibniz, independentemente). Isso foi essencial ao progresso dos últimos séculos, pois o estudo da realidade física tem o Cálculo como pré-requisito e não há como ir muito longe no estudo das leis da natureza sem um conhecimento sólido de equações diferenciais, que dependem do Cálculo. Usando essas ferramentas matemáticas descobertas no próprio mundo físico, Newton conseguiu formular três leis da Mecânica. Essas mesmas ferramentas matemáticas revelam um rico infinito além, o qual ainda mantém físicos e matemáticos ocupados até os dias atuais. É difícil até mesmo dar conta da quantidade de informações que jorram abundantemente da natureza quando usamos esses métodos. Comparado com isso, o conhecimento humano adquirido ao longo de dois milênios corresponde apenas a gotas.

Juntamente com a Teoria da Mecânica de Newton (três equações e suas consequências) havia uma série de ideias extras mantidas pelo próprio Newton e por outros. Entre elas, a de que o tempo seria algo absoluto. Nada nas leis de Newton diz isso, mas essa ideia era tida como verdadeira e afetava a maneira como as pessoas utilizavam as equações de Newton.

No século 19, James C. Maxwell descobriu a Teoria Eletromagnética, composta de quatro equações diferenciais vetoriais que regem os fenômenos eletromagnéticos, isto é, quase tudo o que existe no cotidiano, incluindo a Química, a Biologia e a tecnologia de aparelhos elétricos e eletrônicos. Tornou-se viável construir aparelhos que processam informações sofisticadas graças a essa teoria. O problema é que as equações do eletromagnetismo nos dizem que a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas é absoluta. Três possibilidades foram imaginadas: (1) houve erro na dedução das equações, (2) existe um referencial absoluto e aquela forma das equações só funciona nesse referencial ou (3) o tempo é relativo, o espaço é relativo, mas o espaço-tempo é absoluto. Até onde se pode medir e testar, a proposta (1) é falsa; as equações são válidas. O item (2) também demonstrou-se falso; as equações valem em qualquer referencial inercial. O item (3) deu origem à Relatividade Especial, demonstrando-se verdadeiro em cada um dos milhões de instâncias testadas até hoje. Mas a Relatividade Especial parecia gerar resultados bem diferentes dos da Teoria de Newton a altas velocidades. Contraria também a intuição comum e até hoje sofre críticas por isso, tipicamente com argumentos falsos, mas que parecem razoáveis. Um exemplo é o famoso pseudo-paradoxo dos gêmeos, simples de resolver mas que confunde alguns.

No início do século 20, outra descoberta importante ocorreu: descobriu-se que átomos possuem um núcleo eletricamente positivo com volume insignificante comparado com o tamanho total do átomo. E o núcleo contém quase toda a massa do átomo. Ao redor, temos elétrons, negativos. Imaginou-se o átomo como sendo semelhante ao Sistema Solar, com o núcleo fazendo o papel do Sol e os elétrons orbitando o núcleo como planetas. Mas a Teoria Eletromagnética dizia algo importante sobre isso: se os elétrons se movessem em trajetórias curvas ao redor do núcleo, irradiariam sua energia cinética e logo cairiam sobre o núcleo. Os átomos não seriam estáveis. Mas os átomos são estáveis. O que estava errado? A Teoria Eletromagnética ou a Teoria de Newton? Por que elas pareciam incompatíveis? Imaginou-se então que, no mundo microscópico, as leis de Newton não valeriam e que novas leis entrariam em vigor.

Essas coisas causaram uma espécie de crise filosófica entre físicos. Como entender esse fracasso de teorias bem testadas? Propôs-se que o papel dessas teorias não seria o de descrever hipóteses ontológicas, mas o de produzir resultados observáveis dentro de uma região de validade. As leis de Newton, por exemplo, seriam válidas somente para baixas velocidades e para o mundo macroscópico. Felizmente, esse não foi o fim da conversa. Algo muito interessante ocorreu em seguida e impôs mais um corretivo ao pensamento dos físicos. Infelizmente, a maioria parece ter parado na fase anterior.

Antes de prosseguir, precisamos comentar brevemente uma estrutura matemática chamada de espaço de Hilbert. E antes de falar nisso, precisamos comentar o conceito de vetor. Quem teve a oportunidade de cursar o Ensino Médio deve ter aprendido algo sobre vetores. Nesse nível, tipicamente, diz-se que eles possuem direção, módulo e sentido. Um exemplo disso é a velocidade. Para uma descrição da velocidade de algo, precisamos pelo menos do valor dessa velocidade (módulo: quantos quilômetros por hora) e para onde está indo o objeto em movimento. Na verdade, esse é apenas um dos tipos de vetores que existem. Existe uma infinidade de tipos de vetores e os respectivos espaços nos quais eles existem. Esses espaços consistem em um conjunto de vetores (tipicamente em quantidade infinita) juntamente com escalares (que podem ser números) e operações internas e externas a esses conjuntos. Usamos definições matemáticas rigorosas para defini-los e teoremas para lidar com eles. Uma das famílias de espaços vetoriais são os espaços de Hilbert. Eles são extremamente úteis para representar situações (estados) de sistemas físicos, entre outras coisas. Outro conceito importante é o de operador. Podemos, por exemplo, representar a velocidade de um avião por um vetor. Mas como representar um giro na trajetória causado pelo piloto? Trata-se de uma transformação que muda a velocidade do avião de um vetor para outro. Matematicamente, descrevemos isso como uma operação que aplicamos sobre um vetor e cujo resultado é outro vetor. A entidade matemática responsável por essa operação chama-se operador.

Voltemos à história das descobertas. Encontraram-se duas maneiras de estudar as leis do mundo microscópico (mundo quântico). Essas maneiras pareciam totalmente diferentes, mas davam os mesmos resultados. Examinando ambas, é possível notar que são instâncias de diferentes representações de operadores e vetores em espaços de Hilbert. As abordagens usadas até então para estudar o mundo microscópico (quântico) eram apenas dois exemplos de um conjunto infinito de representações possíveis de espaços de Hilbert. Cada direção nesse espaço representa um estado físico (no sentido de descrição completa do sistema, não se é sólido, líquido ou gasoso). Os operadores, que transformam um vetor em outro, correspondem a mudanças de estado físico, como no exemplo do operador rotação faz um avião desviar-se de sua trajetória original.

O interessante é que, ao contrário do que pareceu antes, as leis de Newton continuam perfeitamente válidas no mundo microscópico. O que não é válido é representar grandezas mensuráveis somente por números. Nesses domínios, é importante representar o ato de medir, sendo o resultado da medida insuficiente para descrever o que ocorre. O ato de medir corresponde a operadores no espaço de Hilbert. As leis da Mecânica Quântica são as leis de Newton expressas como representações de relações entre operadores no espaço de Hilbert.

E quanto à Relatividade? A Teoria de Newton não diz que o tempo é absoluto? De maneira nenhuma! Quando corretamente expressas, as equações de Newton não dizem que o tempo é absoluto. De fato, a Relatividade Especial consiste nas equações de Newton acrescidas de dois novos postulados (duas leis extras). Nada deixou de valer. Aliás, nenhuma teoria baseada em métodos matemáticos corretamente usados jamais deixou de valer diante de novas descobertas. De fato, ao testar novas teorias, uma das primeiras coisas que os físicos fazem é verificar se elas passam no princípio da correspondência: se uma teoria nova possui intersecção com uma teoria já testada em sua região de validade, então a nova teoria precisa concordar com a teoria anterior na região da intersecção. A realidade não muda. O que já funciona não pode parar de funcionar porque algo novo foi descoberto. A ideia de que teorias aceitas hoje podem ser rejeitadas amanhã é válida no âmbito do que deveria ser chamado de pseudociência ou falsa ciência. Na Ciência formal isso não acontece.

De volta à Mecânica Quântica, apesar de não se pretender utilizá-la para resolver questões ontológicas, ela se desdobrou em tantas consequências interessantes que fez com que os físicos e filósofos ficassem a debater até hoje em busca de maneiras de colocar tais achados em algum arcabouço filosófico (o matemático baseado em espaços de Hilbert já estava lá e resolveu os problemas com facilidade). Embora esse não seja o trabalho do físico, é difícil resistir a um apelo assim. Afinal, alguém precisa traduzir uma parte do que o formalismo matemático diz para que o conhecimento se espalhe na sociedade. Traduzi-lo inteiramente para uma linguagem humana é impossível, mas é importante traduzir o que for possível. Entre esses desdobramentos, existem alguns com implicações sobre a ontologia de tudo o que nos cerca. Mesmo que não seja isso o que os físicos procurem, teorias e frameworks científicos são descobertos e não inventados (ao contrário das teorias e frameworks pseudocientíficos), de forma que possuem vida própria e podem contrariar até mesmo seus formuladores (aqueles que encontraram maneiras de escrever as relações descobertas em linguagem formal). Uma consequência disso é que teorias científicas podem trazer informações inesperadas sobre a realidade, surpreendendo até seus descobridores. Isso, de fato, acontece com certa frequência quando se usam métodos matemáticos da Ciência. Muitas entidades e fenômenos desconhecidos foram descobertos dessa maneira muito antes de serem observados na prática.

Mecânica Quântica e Ontologia

Tentaremos agora prover um vislumbre de um detalhe do mundo quântico que traz em seu germe profundas implicações ontológicas.

Em condições normais, em um espaço-tempo de uma dimensão de tempo e três de espaço, existem dois tipos de partículas fundamentais: férmions e bósons. Exemplos de férmions: elétrons, prótons, nêutrons, neutrinos, quarks. Exemplos de bósons: fótons, glúons, W, Z. O que os distingue é uma propriedade chamada spin. Bósons possuem spin inteiro (ex.: 0, 1, 2, ...). Férmions possuem spin na forma n+½ (ex.: 1/2, 3/2, ...). Parece algo sem maiores consequências, mas não é. Uma consequência importante e não óbvia é que dois férmions não podem ocupar o mesmo estado quântico ao mesmo tempo (“princípio” da exclusão, que na verdade é um teorema). Bósons não possuem tal restrição. É graças a esse comportamento dos férmions que a Química existe. Sem essa propriedade, não haveria níveis eletrônicos estáveis acima do 1s. Não haveria ligações químicas. Não haveria moléculas, nem reações químicas, nem sólidos ou líquidos. Só haveria fluidos semelhantes a gases. A vida seria impossível. Nós não existiríamos. Na verdade, as consequências vão além disso, pois até os núcleos atômicos teriam propriedades tais que toda a matéria do Universo tenderia a colapsar gerando buracos negros. Mesmo que não houvesse o colapso, não haveria estrelas.

Mas o que exatamente isso tem a ver com ontologia? Nossa intuição sobre o assunto molda-se em um ambiente no qual não existem dois objetos exatamente iguais. Cada objeto (no sentido mais amplo da palavra, que inclui pessoas) tem sua identidade e pode ser distinguido dos demais. Nossa intuição ontológica e a filosofia que desenvolvemos a partir dela baseia-se nisso. No mundo microscópio, a partir de certo nível, a situação se inverte. Por exemplo, férmions (ex.: elétrons) só respeitam o princípio da exclusão se forem absolutamente indistinguíveis. Isso é mais profundo do que parece. Para que o “princípio” da exclusão funcione, não pode haver qualquer diferença, conhecida ou desconhecida, entre dois elétrons, dois prótons, e assim por diante. Mais do que isso, é preciso ser impossível até rotular dois elétrons para se dizer qual é o elétron 1 e qual é o elétron 2. Isso necessariamente é impossível. Eles precisam ser indistinguíveis no nível ontológico. Se houver qualquer maneira de atribuir-lhes alguma individualidade, a Química deixa de existir, levando-nos com ela.

A indistinguibilidade de férmions tem consequências fundamentais para a existência de tudo o que a humanidade conhece e experimenta. Mas bósons também são indistinguíveis de outros do mesmo tipo. Isso é uma característica geral da realidade física. É como se não existissem muitos elétrons, mas muitas cópias do mesmo elétron, cópias que não podem sequer ser rotuladas por serem ontologicamente idênticas. Se uma cópia pudesse ser identificada e distinguida das demais, não estaríamos aqui.

Isso tem consequências para o que é composto dessas partículas (ex.: matéria). Dois átomos de um mesmo tipo (ex.: C-12) que estiverem no mesmo estado nuclear e eletrônico são absolutamente indistinguíveis.

Mas, então, como é possível haver objetos diferentes, distinguíveis? Estados podem ser identificados. Estados são informação. Informação permite ontologia física. Duas moléculas exatamente com a mesma composição, mas em estados diferentes são distinguíveis. Estados podem ser transferidos de um material para outro. Isso equivale a teletransporte, já que a ontologia está nos estados. Não são as partículas que nos compõem que nos conferem identidade. Nossa identidade compõe-se de informação, não de matéria.

São as propriedades e os estados dos sistemas físicos que lhes conferem identidade, que os tornam acessíveis a considerações ontológicas.

Nosso objetivo aqui foi o de dar um vislumbre sobre o tipo de coisas que encontramos no estudo da realidade física que nos forçam a repensar o que aprendemos em Filosofia e a utilizar novos conceitos ou a redefinir os antigos.

Propriedades, características, possuem, no mínimo, tanto direito a ser chamadas de entidades quanto partículas ou coisas compostas por elas. Isso inclui o tempo, que é uma propriedade do espaço-tempo, que é o “tecido” do qual o Universo é feito. As leis físicas também possuem existência bem real e são elas que permitem a existência de outras ontologias. Merecem ser chamadas de entidades, embora não sejam seres conscientes, mas apenas padrões matemáticos que permitem que tudo exista e funcione.

Deus é a entidade coerente máxima, o que Lhe confere não apenas consciência em um nível inatingível para seres finitos (onisciência), mas uma infinidade de outras características que sequer podemos imaginar, muitas das quais temos aprendido a estudar graças à enxurrada de conhecimentos específicos sobre o Criador proporcionados pela natureza, depois de destrancarmos a porta com a chave provida pela Bíblia, chave essa chamada Ciência formal (matemática). A onisciência divina é de tal natureza que dispensa o tempo de tal maneira que implica em que Ele tenha características de um Ser Pessoal. Uma familiarização com teoremas ontológicos e suas consequências torna isso até intuitivo. Contudo, precisamos ter em mente que a intuição não é um guia seguro fora dos domínios do cotidiano, o que nos força a depender muito mais da Matemática, que se tem demonstrado sempre confiável. Seres finitos não poderiam ter essa propriedade independentemente do tempo, pois dependem de processos mentais ao longo do tempo para ter consciência. Mas isso abre outra longa questão cuja complexidade técnica exige ainda mais esforço didático do que o que acabamos de apresentar.

(Eduardo Lütz é astrofísico e engenheiro de software)

Continue lendo...

A morte de Stephen Hawking

Para mim foi como perder um amigo de infância, um parente, alguém chegado. Acompanho a vida e as ideias de Stephen Hawking desde os meus 15 anos, portanto há mais de 30 anos. Em 1989, comprei e devorei a primeira edição de seu aclamado livro Uma Breve História do Tempo. Anos mais tarde, incorporei à minha biblioteca os livros O Universo Numa Casca de Nós, A Teoria de Tudo, escrito pela primeira esposa do físico, e Minha Breve História, uma autobiografia reveladora, depois conto por quê. Cientistas como Carl Sagan e Stephen Hawking ajudaram a aguçar ainda mais meu gosto pela ciência, pela astronomia e pela cosmologia. E por isso sou grato a eles.

A notícia da morte de Hawking aos 76 anos, nesta madrugada, me entristeceu como quando Sagan morreu em 1996, vitimado pelo câncer. Hawking nasceu em 8 de janeiro de 1942, exatamente 300 anos após a morte de Galileu, e morreu no mesmo dia do nascimento de Albert Einstein (14 de março de 1879). Vitimado por uma doença neurodegenerativa, um dos homens mais brilhantes do mundo, cuja mente viajava pelos números e pelo Universo, viveu décadas confinado a uma cadeira de rodas. Confesso que orei muitas vezes por ele.

As frases hawkianas e suas afirmações sobre buracos negros e outros temas complexos sempre ganharam destaque na mídia. Exemplo de superação e determinação, Hawking tinha grande fé na capacidade humana de compreender a realidade. Ele disse certa vez: “Creio que conseguiremos compreender a origem e a estrutura do universo. [...] Em minha opinião, não há nenhum aspecto da realidade fora do alcance da mente humana.”

Infelizmente, Hawking, mesmo contemplando a complexidade do Universo e tendo muito tempo para refletir sobre isso, deixou de perceber o óbvio. Ele também disse: “Eu acredito que a explicação mais simples é: não existe Deus. Ninguém criou o Universo e ninguém dirige nosso destino. Isso me leva ao profundo entendimento de que provavelmente não existe céu nem vida após a morte. Temos apenas esta vida para apreciar o grande projeto do Universo, e sou muito grato por isso.”

Ao mesmo tempo que nega o Criador, o físico usa a expressão “projeto” para se referir ao Universo. Um projeto sem projetista?

Eu disse que o livro Minha Breve História é revelador. Pelo menos para mim foi, especialmente no que diz respeito à descrença do cientista. Na página 91, ele deixa escapar a informação de que teve uma oportunidade de conhecer o Criador do Universo: “Enquanto estive na Califórnia, trabalhei com um aluno de pesquisa no Caltech chamado Don Page. Don tinha nascido e fora criado em uma aldeia do Alasca, onde seus pais eram professores da escola e, junto com ele, eram os únicos não esquimós da região. Ele era cristão evangélico e fez o possível para me converter quando, mais tarde, veio morar conosco em Cambridge. Don costumava ler histórias da Bíblia para mim durante o café da manhã, mas eu lhe disse que conhecia bem a Bíblia do tempo em que morava em Maiorca e porque meu pai costumava lê-la para mim. (Meu pai não era crente, mas achava que a Bíblia do rei James era culturalmente importante.)”

Não, Hawking não conhecia a Bíblia, apenas havia tido uma experiência de leitura forçada na infância que o marcou negativamente e levantou nele uma espécie de “blindagem” contra a Palavra de Deus. (Aliás, Hawking também conhecia alguma coisa do adventismo: confira.)

Hawking não cria na Bíblia nem em Deus, no entanto, assim como Sagan, tinha fé na possibilidade de que um dia façamos contato com extraterrestres. Na verdade, vinha investindo dinheiro em pesquisas cuja finalidade era encontrar evidências de vida inteligente fora da Terra. Morreu sem realizar o grande sonho, assim como Sagan.

Vidas desperdiçadas? Por um lado, não, pois viveram intensamente e deram grande contribuição à ciência, legando conhecimento útil à posteridade. Por outro lado, sim, pois deram as costas a uma possibilidade de pelo menos cinquenta por cento de que exista mesmo um Deus Criador e uma vida eterna nos aguardando. Caso Sagan e Hawking tenham morrido perdidos (e isso é algo que somente Deus poderá determinar), terão desperdiçado a grande oportunidade de estudar de perto e para sempre tudo sobre o que sempre escreveram.

Stephen, traduzido para o português, é Estêvão. O cientista britânico viveu contemplando o céu em busca de respostas, mas ignorou a resposta. Em que condições espirituais ele morreu? Não sabemos. Só Deus sabe. O Estêvão da Bíblia morreu contemplando o céu, mas sabia que lá estava a resposta, cujo nome ele proferiu com suas últimas forças antes de fechar os olhos para este mundo: Jesus Cristo.

Dois Estêvãos, dois destinos selados. Uma breve história ou uma história eterna? Qual será a sua escolha? 

Michelson Borges

Leia tudo o que já publiquei sobre Stephen Hawking aqui no blog. Clique aqui.

Continue lendo...