• Começa Com Um Estrondo

O fato mais importante sobre a ciência chegando em 2021

Esta imagem mostra nosso frágil planeta Terra, com nuvens, oceano, massas de terra e a fronteira entre a atmosfera e o espaço visível. O fato mais notável sobre o Universo é que ele pode ser entendido, mas devemos ter o cuidado de tirar proveito desse entendimento. (AGÊNCIA ESPACIAL RUSSA / ELEKTRO-L)

É que o Universo pode ser compreendido. Não se ensurdeça com suas lições.

Em poucas palavras, 2020 foi um ano único na história da humanidade. Pela primeira vez desde os primórdios da medicina moderna, um patógeno que se espalha pelo ar – mas cuja disseminação pode ser contida com algumas intervenções simples e diretas de saúde pública – se espalhou por todos os 7 continentes em todo o mundo, estabelecendo novos recordes de infecções e mortes no processo. Tudo o que sofremos, de infecções a mortes e doenças crônicas de longo prazo, aos danos econômicos acumulados e às lutas de saúde mental que vieram como danos inevitáveis, ao impacto na educação, nos profissionais de saúde e em inúmeras outras áreas de nossa sociedade, era totalmente evitável.

Não se engane: não foi o vírus em si, mas nossa falta de ação coletiva responsável em escala global em resposta ao vírus, que resultou na situação que enfrentamos agora. À medida que várias vacinas são lançadas lentamente, a maioria de nós espera que a pandemia finalmente chegue ao fim gradual, à medida que a maioria da sociedade adquire imunidade a esse vírus. Mas, apesar de tudo, há um fato científico que deveria nos guiar em todos os aspectos de nossas vidas, um fato que muitas vezes ignoramos.

O Universo, e todas as coisas físicas dentro dele, obedecem às mesmas regras fundamentais subjacentes. Descobrir e entender essas regras e como elas se aplicam a qualquer fenômeno em particular é a ferramenta mais bem-sucedida – sem dúvida, a única ferramenta confiável de sucesso – que a humanidade já desenvolveu para enfrentar os problemas que enfrentamos. À medida que 2020 chega ao fim e enfrentamos o alvorecer de 2021, este é o único fato que todos devemos não apenas abraçar, mas exigir que entremos no próprio tecido de nossa civilização.

O Hubble eXtreme Deep Field (XDF) pode ter observado uma região do céu apenas 1/32.000.000 do total, mas foi capaz de descobrir 5.500 galáxias dentro dele: cerca de 10% do número total de galáxias realmente contidas neste fatia estilo lápis-feixe. Os 90% restantes das galáxias são muito fracos ou muito vermelhos ou muito obscurecidos para o Hubble revelar, mas talvez o Telescópio Espacial James Webb revele muitas delas. (EQUIPES HUDF09 E HXDF12 / E. SIEGEL (PROCESSAMENTO))

Eu quero que você imagine um Universo muito diferente do nosso: um onde as leis da natureza mudaram, de forma aleatória e caótica, ao longo do tempo. Em vez da força da gravidade nos amarrando à Terra, acelerando-nos em direção ao seu centro a uma constante de 9,8 m/s², você pode imaginar um Universo onde a gravitação ficou mais forte ou mais fraca ao acaso, mesmo invertendo seu sinal periodicamente. O Sol poderia parar de brilhar aleatoriamente ou queimar tão facilmente que poderia cozinhar toda a vida na Terra em apenas alguns minutos. De fato, a lista do que pode dar errado em um Universo onde as regras são inconsistentes no tempo ou no espaço é tão longa quanto nossos impulsos criativos permitem.

Os átomos em seu corpo podem de repente começar a decair radioativamente; sua matriz celular pode desmoronar espontaneamente; as forças que impedem nosso planeta de entrar em colapso em um buraco negro podem desaparecer instantaneamente. A pessoa ao seu lado poderia voar para o espaço enquanto você caía pela Terra, arremessando-se em direção ao seu centro. Num Universo onde as regras são arbitrárias e mudam ao acaso, perde-se toda a esperança de fazer previsões concretas sobre o futuro.

O primeiro filme colorido de Júpiter da sonda Cassini da NASA mostra como seria descascar todo o globo de Júpiter, esticá-lo em uma parede na forma de um mapa retangular e observar sua atmosfera evoluir com o tempo. Observações de muitos fenômenos diferentes mostram um Universo que evolui com o tempo, mas com regras que permanecem as mesmas em todos os locais e em todos os momentos. (NASA/JPL/UNIVERSIDADE DO ARIZONA)

Quando começamos nossas investigações científicas de nossa realidade física, não havia garantia de que as leis da natureza não mudariam com o tempo. Não havia a priori razão pela qual as regras pelas quais nossa realidade joga tinham que ser as mesmas em todos os lugares ou em todos os momentos. E, no entanto, quando examinamos o Universo nos mínimos detalhes que podemos – da biologia à química e à física, das escalas subatômicas às cósmicas e tudo mais – descobrimos que eles são. As regras quânticas que governam os átomos aqui na Terra são idênticas às regras que os governam a dezenas de bilhões de anos-luz de distância, até onde somos capazes de medir.

As regras que governam as partículas subatômicas, de decaimentos radioativos a reações nucleares, não mudaram em bilhões de anos. Podemos olhar para a história geológica do nosso próprio planeta, para meteoritos de várias idades e até de O reator nuclear natural da Terra que está inativo há quase 2 bilhões de anos, e reconstituir o quão constantes as leis da física têm sido. Até os limites de nossas medições de precisão, nem as regras que governam a realidade nem os valores das constantes fundamentais mudaram de forma mensurável.

As linhas de absorção em uma variedade de desvios para o vermelho mostram que as regras da física fundamental e os tamanhos dos átomos não mudaram em todo o Universo, mesmo que a luz tenha se desviado para o vermelho devido à sua expansão. Infelizmente, o material que mais bloqueia a luz existe nos primeiros tempos, tornando a descoberta das galáxias mais distantes um desafio incrível. (NASA, ESA, AND AND A. FEILD (STSCI))

Para muitos de nós, é aí que gostaríamos que a ciência parasse. Ok, você diz, a ciência nos dá os fatos, e tudo bem, mas o que fazemos com esses fatos depende de todos nós e vai além do escopo da ciência.

Absurdo.

Se essa fosse a política que adotamos, seria o equivalente à lenda do avestruz enterrando a cabeça na areia, cegando-se deliberadamente para o perigo que se aproximava enquanto deveria estar se defendendo: lutando ou fugindo, conforme o caso.

Como se vê, a ciência até nos ensina que a imagem comum é um mito. Avestruzes de fato enterram suas cabeças na areia/terra às vezes, mas não como uma resposta ao perigo iminente. Pelo contrário, quando um avestruz sente o perigo, seu primeiro instinto é fugir. Se o vôo for impossível, ele cai no chão e permanece imóvel, tentando se misturar com o terreno. A visão de um avestruz com a cabeça no chão surge porque cavam buracos rasos para enterrar seus ovos, que devem virar várias vezes ao dia . Ao contrário de alguns humanos, os avestruzes sabem que não devem se cegar deliberadamente para um perigo muito real.

Embora frequentemente ridicularizemos os avestruzes como se estivessem enterrando a cabeça na areia em resposta ao perigo que se aproxima, nada disso é verdade. Em vez disso, os avestruzes normalmente põem ovos na areia e os giram muitas vezes ao dia, o que exige enfiar a cabeça na areia e girá-los com os bicos. Aqui, uma futura mãe responsável gira um de seus óvulos. (GETTY)

O fato de que o Universo, e todas as coisas nele, obedecem às mesmas regras fundamentais é um tremendo motivo de comemoração. Isso significa que, se tomarmos a abordagem adequada e interrogarmos o Universo, submetendo-o a uma variedade de experimentos, observações e medições cuidadosas sob condições controladas, podemos descobrir quais são essas regras. Podemos essencialmente aprender qual é o manual de instruções do Universo – para qualquer aspecto dele que investiguemos suficientemente – e fazer previsões precisas sobre o que ocorrerá no futuro, dadas as condições iniciais.

É o conceito mais simples que se possa imaginar: se você puder entender as regras e suas condições de partida, poderá prever como as coisas se desenrolarão. Para muitos aspectos da realidade, existem fatores complicadores, pois as previsões que obtemos são tão boas quanto a qualidade dos modelos e sua capacidade de refletir com precisão a realidade. Felizmente, somos excelentes em quantificar quais aspectos de vários modelos são bem-sucedidos e quão bem-sucedidos eles são; nos casos em que as objeções não têm mais uma base cientificamente válida, a esmagadora maioria dos cientistas que trabalham nesse campo (mais de 95%) chegará a uma posição consensual .

A temperatura média da superfície global para os anos em que tais registros existem de forma confiável e direta: 1880–2019 (atualmente). A linha zero representa a temperatura média de longo prazo para todo o planeta; as barras azuis e vermelhas mostram a diferença acima ou abaixo da média para cada ano. O aquecimento, em média, é de 0,07 C por década, mas se acelerou, aquecendo em média 0,18 C desde 1981. (NOAA / CLIMATE.GOV)

Se você já conheceu um cientista, você tem que perceber o que é um feito notável. O trabalho de um cientista é ser um cético profissional, interrogando qualquer aspecto do Universo que esteja estudando com o melhor de suas habilidades. Enquanto a maioria de nós formula uma ideia do que está acontecendo – quer chamemos isso de teoria, hipótese ou apenas um palpite – os cientistas vão muito além disso. Pegamos qualquer ideia que tenhamos e trabalhamos as consequências.

Se essa ideia fosse verdadeira, o que isso implicaria, experimentalmente ou observacionalmente? Que consequências poderíamos testar ou medir para comparar com as previsões de nossa teoria e, quando essas medidas críticas forem feitas, como nossa hipótese se saiu? Como se saiu em comparação com outras hipóteses concorrentes? Qual é o alcance da validade de nossas ideias principais e em que condições essas previsões não são mais válidas?

Somente depois de passar em todos os testes que podemos lançar sobre um determinado intervalo de validade, uma teoria científica pode ser aceita. E mesmo que possamos extrapolar além desse intervalo de validade para o que vier a seguir, a teoria é tão boa quanto a evidência experimental ou observacional indica.

Prevê-se que as partículas e antipartículas do Modelo Padrão existem como consequência das leis da física. Os quarks e léptons são férmions e matéria; os anti-quarks e anti-léptons são anti-férmions e antimatéria. Todas essas partículas foram confirmadas; nenhuma outra partícula além desta, embora se suspeite de sua existência, jamais foi descoberta diretamente. (E. SIEGEL / ALÉM DA GALÁXIA)

O fato de que o Universo pode ser entendido é notável, e devemos ter muito cuidado para não subestimar o quão bem compreendidos vários fenômenos realmente são. Muitos tentaram semear dúvidas sobre o que a ciência estabeleceu muito além de qualquer dúvida razoável, usando o que só pode ser descrito como táticas sujas que apelam ao nosso senso de desconfiança pelo que viola nosso senso comum ou nossas ideologias.

Infelizmente, o senso comum é um preditor extraordinariamente pobre de resultados científicos. A teoria da evolução de Darwin e o mecanismo da seleção natural foram apontados como violando o senso comum. A teoria da relatividade de Einstein, a origem do Big Bang do nosso Universo e a noção da teoria dos germes da doença desafiavam o senso comum de seu tempo. Se o bom senso fosse um bom indicador de como o Universo funcionava, não precisaríamos de ciência. O fato é que nosso senso comum – que normalmente deriva de nossa própria experiência – tem um alcance de validade muito mais estreito do que normalmente percebemos, e aprender a desconfiar de seu senso comum em favor do que os resultados científicos indicam é uma lição obrigatória que todo cientista -in-training deve aprender ao longo do caminho.

As flutuações quânticas inerentes ao espaço, estendidas pelo Universo durante a inflação cósmica, deram origem às flutuações de densidade impressas no fundo cósmico de micro-ondas, que por sua vez deram origem às estrelas, galáxias e outras estruturas de grande escala no Universo hoje. Esta é a melhor imagem que temos de como todo o Universo se comporta, onde a inflação precede e configura o Big Bang. (E. SIEGEL, COM IMAGENS DERIVADAS DA ESA/PLANCK E DA FORÇA-TAREFA INTERAGÊNCIA DO DOE/NASA/NSF NA PESQUISA CMB)

De vez em quando, sai um estudo que ridiculariza o nível de ignorância científica encontrado entre o público em geral. Na maioria das vezes, esses estudos vêm na forma de pesquisas, levando a manchetes como 1 em cada 4 americanos acredita que o Sol gira em torno da Terra . Isso é usado como um proxy para afirmar que os americanos não são cientificamente alfabetizados, como se memorizar um conjunto de fatos e ser capaz de regurgitá-los com precisão e sob demanda fosse qualquer métrica de quão bem alguém entende a ciência.

Se você colocar um físico de partículas em um laboratório de virologia, ele se sairá tão mal quanto o próximo não cientista. Você não colocaria um químico de polímeros trabalhando em um reator nuclear e não colocaria um astrofísico teórico para trabalhar na sala de cirurgia. Embora a ciência seja tanto o corpo completo de conhecimento disponível para a humanidade a qualquer momento quanto um processo de investigação autocorretivo e uma síntese do conjunto completo de dados, nenhum de nós é um polímata bom o suficiente para ser um cientista praticante em todos os aspectos. da vida. Em vez disso, contamos com dois aspectos subestimados da alfabetização científica:

1. uma consciência do que é a ciência e como ela funciona,
2. e uma apreciação de como os avanços em nossa compreensão científica impulsionam a sociedade.

Este é o interior de um reator nuclear, mostrado emitindo o brilho azul característico da radiação Cherenkov, criado quando as partículas se movem mais devagar que a luz no vácuo, mas mais rápido que a luz em um meio como a água. A física por trás das reações nucleares é muito bem compreendida, mas não por muitas pessoas que não são especialistas: físicos nucleares. (CENTRO ATOMICO BARILOCHE, VIA PIECK DARÍO)

O Universo pode ser compreendido. Qualquer aspecto que nos interessa investigar com as ferramentas e técnicas certas, se puder ser explicado fisicamente, a investigação científica é o caminho para desvendar seus segredos. Simplesmente estar ciente de que a ciência é tanto o conjunto completo de informações que temos sobre um tópico quanto o processo de interrogação contínua do Universo sob condições controladas deve ser suficiente para incutir em cada um de nós um respeito por nossa enorme ignorância fora de nossa estreita área de conhecimento. conhecimento, ao mesmo tempo em que instila respeito pelas opiniões de especialistas daqueles que se especializaram naquele aspecto particular da realidade.

Da mesma forma, você provavelmente está lendo este artigo em um dispositivo que tira proveito de inúmeras tecnologias e avanços científicos vencedores do Nobel, em um momento em que a humanidade tem mais conhecimento e compreensão do Universo do que em qualquer outro momento de nossa história. É por meio da ciência que chegamos a entender as causas profundas por trás dos problemas que enfrentamos em nossa sociedade humana, na Terra e além, e é por meio da ciência que aprendemos como resolvê-los adequadamente. Mas só se ouvirmos. Como disse Galileu, famosamente,

Não me sinto obrigado a acreditar que o mesmo Deus que nos dotou de sentido, razão e intelecto pretendeu que renunciássemos a seu uso.

Como mostrado aqui, a Estação Espacial Internacional sobrevoa uma aurora espetacular em exibição na atmosfera da Terra. Embora a aurora possa ser uma bela visão, ela não é mais misteriosa, pois a ciência desvendou a física que cria esse fenômeno, bem como os avanços tecnológicos capazes de fazer com que os humanos a observem de cima. (NASA / ESTAÇÃO ESPACIAL INTERNACIONAL)

À medida que 2020 chega ao fim, é importante olhar não apenas para a questão mais urgente do dia – o novo coronavírus e os estragos que causou em nosso mundo – mas em todos os aspectos de nossa sociedade onde o melhor conselho da ciência não é atendido. De vacinas a mudanças climáticas, ar limpo e água potável, saúde e segurança pública, alertas de furacão e muito mais, a ciência não é um buffet onde podemos escolher os vários aspectos com os quais nos sentimos confortáveis, enquanto rejeitamos aqueles que ofendem nossa sensibilidade.

O Universo não se importa com nossas preferências ideológicas, nossas inclinações políticas ou nossas noções de quais são nossos direitos e liberdades. Ele simplesmente obedece às leis da natureza, e seremos deixados para lidar com as consequências de nossas ações e inações. De muitas maneiras, a ciência é nossa única luz contra a escuridão de ceder aos nossos impulsos mais básicos, mas ouvi-la exige que encontremos essa humildade dentro de nós mesmos do que não conhecemos. É hora de não apenas incorporar isso em nossas vidas como indivíduos, mas de tecer isso no tecido da sociedade. Sem ele, corremos o risco de ser dilacerados por nossos próprios preconceitos intelectuais.

Começa com um estrondo é escrito por Ethan Siegel , Ph.D., autor de Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .

Compartilhar: